mm: get rid of unnecessary pageblock scanning in setup_zone_migrate_reserve
[pandora-kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
493  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
494  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
495  * serialized by zone->lock.
496  *
497  * For recording page's order, we use page_private(page).
498  */
499 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
500                                                                 int order)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
503                 return 0;
504
505         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                 return 0;
507
508         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512
513         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
515                 return 1;
516         }
517         return 0;
518 }
519
520 /*
521  * Freeing function for a buddy system allocator.
522  *
523  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
524  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
525  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
526  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
527  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
528  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
529  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
530  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
531  * parts of the VM system.
532  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
533  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
534  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
535  * field.
536  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
537  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
538  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
539  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
540  * triggers coalescing into a block of larger size.
541  *
542  * -- nyc
543  */
544
545 static inline void __free_one_page(struct page *page,
546                 struct zone *zone, unsigned int order,
547                 int migratetype)
548 {
549         unsigned long page_idx;
550         unsigned long combined_idx;
551         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
552         struct page *buddy;
553
554         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
580                                                   migratetype);
581                 } else {
582                         list_del(&buddy->lru);
583                         zone->free_area[order].nr_free--;
584                         rmv_page_order(buddy);
585                 }
586                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
587                 page = page + (combined_idx - page_idx);
588                 page_idx = combined_idx;
589                 order++;
590         }
591         set_page_order(page, order);
592
593         /*
594          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
595          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
596          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
597          * that is happening, add the free page to the tail of the list
598          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
599          * as a higher order page
600          */
601         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
602                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
603                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
604                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
606                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
607                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
608                         list_add_tail(&page->lru,
609                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
610                         goto out;
611                 }
612         }
613
614         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615 out:
616         zone->free_area[order].nr_free++;
617 }
618
619 static inline int free_pages_check(struct page *page)
620 {
621         if (unlikely(page_mapcount(page) |
622                 (page->mapping != NULL)  |
623                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
624                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
625                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
626                 bad_page(page);
627                 return 1;
628         }
629         page_cpupid_reset_last(page);
630         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
631                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Frees a number of pages from the PCP lists
637  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
638  * count is the number of pages to free.
639  *
640  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
641  * see if this freeing clears that state.
642  *
643  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
644  * pinned" detection logic.
645  */
646 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
647                                         struct per_cpu_pages *pcp)
648 {
649         int migratetype = 0;
650         int batch_free = 0;
651         int to_free = count;
652
653         spin_lock(&zone->lock);
654         zone->pages_scanned = 0;
655
656         while (to_free) {
657                 struct page *page;
658                 struct list_head *list;
659
660                 /*
661                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
662                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
663                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
664                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
665                  * lists
666                  */
667                 do {
668                         batch_free++;
669                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
670                                 migratetype = 0;
671                         list = &pcp->lists[migratetype];
672                 } while (list_empty(list));
673
674                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
675                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
676                         batch_free = to_free;
677
678                 do {
679                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
680
681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
682                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
683                         list_del(&page->lru);
684                         mt = get_freepage_migratetype(page);
685                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
686                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
687                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
688                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
689                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
690                                 if (is_migrate_cma(mt))
691                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
692                         }
693                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
694         }
695         spin_unlock(&zone->lock);
696 }
697
698 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
699                                 int migratetype)
700 {
701         spin_lock(&zone->lock);
702         zone->pages_scanned = 0;
703
704         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
705         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
706                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
707         spin_unlock(&zone->lock);
708 }
709
710 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
711 {
712         int i;
713         int bad = 0;
714
715         trace_mm_page_free(page, order);
716         kmemcheck_free_shadow(page, order);
717
718         if (PageAnon(page))
719                 page->mapping = NULL;
720         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 bad += free_pages_check(page + i);
722         if (bad)
723                 return false;
724
725         if (!PageHighMem(page)) {
726                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
729                                            PAGE_SIZE << order);
730         }
731         arch_free_page(page, order);
732         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
733
734         return true;
735 }
736
737 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
738 {
739         unsigned long flags;
740         int migratetype;
741
742         if (!free_pages_prepare(page, order))
743                 return;
744
745         local_irq_save(flags);
746         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
747         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
748         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
749         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
750         local_irq_restore(flags);
751 }
752
753 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned int nr_pages = 1 << order;
756         struct page *p = page;
757         unsigned int loop;
758
759         prefetchw(p);
760         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
761                 prefetchw(p + 1);
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         }
765         __ClearPageReserved(p);
766         set_page_count(p, 0);
767
768         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
769         set_page_refcounted(page);
770         __free_pages(page, order);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_CMA
774 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
775 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
776 {
777         unsigned i = pageblock_nr_pages;
778         struct page *p = page;
779
780         do {
781                 __ClearPageReserved(p);
782                 set_page_count(p, 0);
783         } while (++p, --i);
784
785         set_page_refcounted(page);
786         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
787         __free_pages(page, pageblock_order);
788         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area *area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1015  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1016  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1017  *
1018  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1019  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1020  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1021  *
1022  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1023  * if it was unchanged).
1024  */
1025 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                   int start_type, int fallback_type)
1027 {
1028         int current_order = page_order(page);
1029
1030         /*
1031          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1032          * buddy pages to CMA itself.
1033          */
1034         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1035                 return fallback_type;
1036
1037         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1038         if (current_order >= pageblock_order) {
1039                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1040                 return start_type;
1041         }
1042
1043         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1044             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1045             page_group_by_mobility_disabled) {
1046                 int pages;
1047
1048                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1049
1050                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1051                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1052                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1053
1054                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1055                         return start_type;
1056                 }
1057
1058         }
1059
1060         return fallback_type;
1061 }
1062
1063 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1064 static inline struct page *
1065 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1066 {
1067         struct free_area *area;
1068         int current_order;
1069         struct page *page;
1070         int migratetype, new_type, i;
1071
1072         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1073         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1074                                                 --current_order) {
1075                 for (i = 0;; i++) {
1076                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1077
1078                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1079                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1080                                 break;
1081
1082                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1083                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1084                                 continue;
1085
1086                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1087                                         struct page, lru);
1088                         area->nr_free--;
1089
1090                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1091                                                           start_migratetype,
1092                                                           migratetype);
1093
1094                         /* Remove the page from the freelists */
1095                         list_del(&page->lru);
1096                         rmv_page_order(page);
1097
1098                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1099                                new_type);
1100
1101                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1102                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1103
1104                         return page;
1105                 }
1106         }
1107
1108         return NULL;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1113  * Call me with the zone->lock already held.
1114  */
1115 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1116                                                 int migratetype)
1117 {
1118         struct page *page;
1119
1120 retry_reserve:
1121         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1122
1123         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1124                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1125
1126                 /*
1127                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1128                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1129                  * and we want just one call site
1130                  */
1131                 if (!page) {
1132                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1133                         goto retry_reserve;
1134                 }
1135         }
1136
1137         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1138         return page;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1143  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1144  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1145  */
1146 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1147                         unsigned long count, struct list_head *list,
1148                         int migratetype, int cold)
1149 {
1150         int mt = migratetype, i;
1151
1152         spin_lock(&zone->lock);
1153         for (i = 0; i < count; ++i) {
1154                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1155                 if (unlikely(page == NULL))
1156                         break;
1157
1158                 /*
1159                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1160                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1161                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1162                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1163                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1164                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1165                  * properly.
1166                  */
1167                 if (likely(cold == 0))
1168                         list_add(&page->lru, list);
1169                 else
1170                         list_add_tail(&page->lru, list);
1171                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1172                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1173                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1174                                 mt = migratetype;
1175                 }
1176                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1177                 list = &page->lru;
1178                 if (is_migrate_cma(mt))
1179                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1180                                               -(1 << order));
1181         }
1182         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1183         spin_unlock(&zone->lock);
1184         return i;
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188 /*
1189  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1190  * currently executing processor on remote nodes after they have
1191  * expired.
1192  *
1193  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1194  * a single processor.
1195  */
1196 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1197 {
1198         unsigned long flags;
1199         int to_drain;
1200         unsigned long batch;
1201
1202         local_irq_save(flags);
1203         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1204         if (pcp->count >= batch)
1205                 to_drain = batch;
1206         else
1207                 to_drain = pcp->count;
1208         if (to_drain > 0) {
1209                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1210                 pcp->count -= to_drain;
1211         }
1212         local_irq_restore(flags);
1213 }
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * Drain pages of the indicated processor.
1218  *
1219  * The processor must either be the current processor and the
1220  * thread pinned to the current processor or a processor that
1221  * is not online.
1222  */
1223 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         struct zone *zone;
1227
1228         for_each_populated_zone(zone) {
1229                 struct per_cpu_pageset *pset;
1230                 struct per_cpu_pages *pcp;
1231
1232                 local_irq_save(flags);
1233                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1234
1235                 pcp = &pset->pcp;
1236                 if (pcp->count) {
1237                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1238                         pcp->count = 0;
1239                 }
1240                 local_irq_restore(flags);
1241         }
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1246  */
1247 void drain_local_pages(void *arg)
1248 {
1249         drain_pages(smp_processor_id());
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1254  *
1255  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1256  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1257  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1258  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1259  * before the call to on_each_cpu_mask().
1260  */
1261 void drain_all_pages(void)
1262 {
1263         int cpu;
1264         struct per_cpu_pageset *pcp;
1265         struct zone *zone;
1266
1267         /*
1268          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1269          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1270          */
1271         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1272
1273         /*
1274          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1275          * as offline notification will cause the notified
1276          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1277          * disables preemption as part of its processing
1278          */
1279         for_each_online_cpu(cpu) {
1280                 bool has_pcps = false;
1281                 for_each_populated_zone(zone) {
1282                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1283                         if (pcp->pcp.count) {
1284                                 has_pcps = true;
1285                                 break;
1286                         }
1287                 }
1288                 if (has_pcps)
1289                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1290                 else
1291                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1292         }
1293         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1294 }
1295
1296 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1297
1298 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1299 {
1300         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1301         unsigned long flags;
1302         int order, t;
1303         struct list_head *curr;
1304
1305         if (zone_is_empty(zone))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1309
1310         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1311         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1312                 if (pfn_valid(pfn)) {
1313                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1314
1315                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1316                                 swsusp_unset_page_free(page);
1317                 }
1318
1319         for_each_migratetype_order(order, t) {
1320                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1321                         unsigned long i;
1322
1323                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1324                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1325                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1326                 }
1327         }
1328         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_PM */
1331
1332 /*
1333  * Free a 0-order page
1334  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1335  */
1336 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1337 {
1338         struct zone *zone = page_zone(page);
1339         struct per_cpu_pages *pcp;
1340         unsigned long flags;
1341         int migratetype;
1342
1343         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1344                 return;
1345
1346         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1347         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1348         local_irq_save(flags);
1349         __count_vm_event(PGFREE);
1350
1351         /*
1352          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1353          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1354          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1355          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1356          * excessively into the page allocator
1357          */
1358         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1359                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1360                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1361                         goto out;
1362                 }
1363                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1364         }
1365
1366         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1367         if (cold)
1368                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1369         else
1370                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1371         pcp->count++;
1372         if (pcp->count >= pcp->high) {
1373                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1374                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1375                 pcp->count -= batch;
1376         }
1377
1378 out:
1379         local_irq_restore(flags);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Free a list of 0-order pages
1384  */
1385 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1386 {
1387         struct page *page, *next;
1388
1389         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1390                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1391                 free_hot_cold_page(page, cold);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1397  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1398  * Each sub-page must be freed individually.
1399  *
1400  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1401  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1402  */
1403 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         int i;
1406
1407         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1408         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1409
1410 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1411         /*
1412          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1413          * otherwise free the whole shadow.
1414          */
1415         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1416                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1417 #endif
1418
1419         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1420                 set_page_refcounted(page + i);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1423
1424 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1425 {
1426         unsigned long watermark;
1427         struct zone *zone;
1428         int mt;
1429
1430         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1431
1432         zone = page_zone(page);
1433         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1434
1435         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1436                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1437                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1438                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1439                         return 0;
1440
1441                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1442         }
1443
1444         /* Remove page from free list */
1445         list_del(&page->lru);
1446         zone->free_area[order].nr_free--;
1447         rmv_page_order(page);
1448
1449         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1450         if (order >= pageblock_order - 1) {
1451                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1452                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1453                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1454                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1455                                 set_pageblock_migratetype(page,
1456                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1457                 }
1458         }
1459
1460         return 1UL << order;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1465  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1466  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1467  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1468  * are enabled.
1469  *
1470  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1471  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1472  */
1473 int split_free_page(struct page *page)
1474 {
1475         unsigned int order;
1476         int nr_pages;
1477
1478         order = page_order(page);
1479
1480         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1481         if (!nr_pages)
1482                 return 0;
1483
1484         /* Split into individual pages */
1485         set_page_refcounted(page);
1486         split_page(page, order);
1487         return nr_pages;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1492  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1493  * or two.
1494  */
1495 static inline
1496 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1497                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1498                         int migratetype)
1499 {
1500         unsigned long flags;
1501         struct page *page;
1502         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1503
1504 again:
1505         if (likely(order == 0)) {
1506                 struct per_cpu_pages *pcp;
1507                 struct list_head *list;
1508
1509                 local_irq_save(flags);
1510                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1511                 list = &pcp->lists[migratetype];
1512                 if (list_empty(list)) {
1513                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1514                                         pcp->batch, list,
1515                                         migratetype, cold);
1516                         if (unlikely(list_empty(list)))
1517                                 goto failed;
1518                 }
1519
1520                 if (cold)
1521                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1522                 else
1523                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1524
1525                 list_del(&page->lru);
1526                 pcp->count--;
1527         } else {
1528                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1529                         /*
1530                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1531                          *
1532                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1533                          * properly detect and handle allocation failures.
1534                          *
1535                          * We most definitely don't want callers attempting to
1536                          * allocate greater than order-1 page units with
1537                          * __GFP_NOFAIL.
1538                          */
1539                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1540                 }
1541                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1542                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1543                 spin_unlock(&zone->lock);
1544                 if (!page)
1545                         goto failed;
1546                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1547                                           get_pageblock_migratetype(page));
1548         }
1549
1550         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1551         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1552         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1553         local_irq_restore(flags);
1554
1555         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1556         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1557                 goto again;
1558         return page;
1559
1560 failed:
1561         local_irq_restore(flags);
1562         return NULL;
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1566
1567 static struct {
1568         struct fault_attr attr;
1569
1570         u32 ignore_gfp_highmem;
1571         u32 ignore_gfp_wait;
1572         u32 min_order;
1573 } fail_page_alloc = {
1574         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1575         .ignore_gfp_wait = 1,
1576         .ignore_gfp_highmem = 1,
1577         .min_order = 1,
1578 };
1579
1580 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1581 {
1582         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1583 }
1584 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1585
1586 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1587 {
1588         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1589                 return false;
1590         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1591                 return false;
1592         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1593                 return false;
1594         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1595                 return false;
1596
1597         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1598 }
1599
1600 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1601
1602 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1603 {
1604         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1605         struct dentry *dir;
1606
1607         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1608                                         &fail_page_alloc.attr);
1609         if (IS_ERR(dir))
1610                 return PTR_ERR(dir);
1611
1612         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1613                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1614                 goto fail;
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.min_order))
1620                 goto fail;
1621
1622         return 0;
1623 fail:
1624         debugfs_remove_recursive(dir);
1625
1626         return -ENOMEM;
1627 }
1628
1629 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1630
1631 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1632
1633 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1634
1635 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1636 {
1637         return false;
1638 }
1639
1640 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1641
1642 /*
1643  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1644  * of the allocation.
1645  */
1646 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1647                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1648 {
1649         /* free_pages my go negative - that's OK */
1650         long min = mark;
1651         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1652         int o;
1653         long free_cma = 0;
1654
1655         free_pages -= (1 << order) - 1;
1656         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1657                 min -= min / 2;
1658         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1659                 min -= min / 4;
1660 #ifdef CONFIG_CMA
1661         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1662         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1663                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1664 #endif
1665
1666         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1667                 return false;
1668         for (o = 0; o < order; o++) {
1669                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1670                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1671
1672                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1673                 min >>= 1;
1674
1675                 if (free_pages <= min)
1676                         return false;
1677         }
1678         return true;
1679 }
1680
1681 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1682                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1683 {
1684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1685                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1686 }
1687
1688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1689                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1690 {
1691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1692
1693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1697                                                                 free_pages);
1698 }
1699
1700 #ifdef CONFIG_NUMA
1701 /*
1702  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1703  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1704  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1705  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1706  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1707  *
1708  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1709  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1710  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1711  *
1712  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1713  * nothing and returns NULL.
1714  *
1715  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1716  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1717  *
1718  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1719  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1720  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1721  * quickly as we can.
1722  */
1723 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1724 {
1725         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1726         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1727
1728         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1729         if (!zlc)
1730                 return NULL;
1731
1732         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1733                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1734                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1735         }
1736
1737         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1738                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1739                                         &node_states[N_MEMORY];
1740         return allowednodes;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1745  * if it is worth looking at further for free memory:
1746  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1747  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1748  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1749  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1750  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1751  * else return false (zero) if it is not.
1752  *
1753  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1754  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1755  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1756  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1757  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1758  * into the second scan of the zonelist.
1759  *
1760  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1761  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1762  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1763  * unturned looking for a free page.
1764  */
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770         int n;                          /* node that zone *z is on */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return 1;
1775
1776         i = z - zonelist->_zonerefs;
1777         n = zlc->z_to_n[i];
1778
1779         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1780         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1785  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1786  * from that zone don't waste time re-examining it.
1787  */
1788 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1789 {
1790         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1791         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1792
1793         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1794         if (!zlc)
1795                 return;
1796
1797         i = z - zonelist->_zonerefs;
1798
1799         set_bit(i, zlc->fullzones);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1804  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1805  */
1806 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1807 {
1808         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1809
1810         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1811         if (!zlc)
1812                 return;
1813
1814         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1815 }
1816
1817 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1818 {
1819         return local_zone->node == zone->node;
1820 }
1821
1822 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1823 {
1824         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1825 }
1826
1827 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1828 {
1829         int i;
1830
1831         for_each_online_node(i)
1832                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1833                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1834                 else
1835                         zone_reclaim_mode = 1;
1836 }
1837
1838 #else   /* CONFIG_NUMA */
1839
1840 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1841 {
1842         return NULL;
1843 }
1844
1845 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1846                                 nodemask_t *allowednodes)
1847 {
1848         return 1;
1849 }
1850
1851 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1852 {
1853 }
1854
1855 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1856 {
1857 }
1858
1859 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1860 {
1861         return true;
1862 }
1863
1864 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1865 {
1866         return true;
1867 }
1868
1869 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1870 {
1871 }
1872 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1873
1874 /*
1875  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1876  * a page.
1877  */
1878 static struct page *
1879 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1880                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1881                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1882 {
1883         struct zoneref *z;
1884         struct page *page = NULL;
1885         int classzone_idx;
1886         struct zone *zone;
1887         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1888         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1889         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1890
1891         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1892 zonelist_scan:
1893         /*
1894          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1895          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1896          */
1897         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1898                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1899                 unsigned long mark;
1900
1901                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1902                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1903                                 continue;
1904                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1905                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1906                                 continue;
1907                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1908                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1909                         goto try_this_zone;
1910                 /*
1911                  * Distribute pages in proportion to the individual
1912                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1913                  * page was allocated in should have no effect on the
1914                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1915                  *
1916                  * Try to stay in local zones in the fastpath.  If
1917                  * that fails, the slowpath is entered, which will do
1918                  * another pass starting with the local zones, but
1919                  * ultimately fall back to remote zones that do not
1920                  * partake in the fairness round-robin cycle of this
1921                  * zonelist.
1922                  */
1923                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1924                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1925                                 continue;
1926                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1927                                 continue;
1928                 }
1929                 /*
1930                  * When allocating a page cache page for writing, we
1931                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1932                  * limit, such that no single zone holds more than its
1933                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1934                  * The dirty limits take into account the zone's
1935                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1936                  * should be able to balance it without having to
1937                  * write pages from its LRU list.
1938                  *
1939                  * This may look like it could increase pressure on
1940                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1941                  * before they are full.  But the pages that do spill
1942                  * over are limited as the lower zones are protected
1943                  * by this very same mechanism.  It should not become
1944                  * a practical burden to them.
1945                  *
1946                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1947                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1948                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1949                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1950                  * zones are together not big enough to reach the
1951                  * global limit.  The proper fix for these situations
1952                  * will require awareness of zones in the
1953                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1954                  */
1955                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1956                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1957                         goto this_zone_full;
1958
1959                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1960                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1961                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1962                         int ret;
1963
1964                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1965                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1966                                 /*
1967                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1968                                  * and before considering the first zone allowed
1969                                  * by the cpuset.
1970                                  */
1971                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1972                                 zlc_active = 1;
1973                                 did_zlc_setup = 1;
1974                         }
1975
1976                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1977                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1978                                 goto this_zone_full;
1979
1980                         /*
1981                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1982                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1983                          */
1984                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1985                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1986                                 continue;
1987
1988                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1989                         switch (ret) {
1990                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1991                                 /* did not scan */
1992                                 continue;
1993                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1994                                 /* scanned but unreclaimable */
1995                                 continue;
1996                         default:
1997                                 /* did we reclaim enough */
1998                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1999                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2000                                         goto try_this_zone;
2001
2002                                 /*
2003                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2004                                  * Only mark the zone full if checking the min
2005                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2006                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2007                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2008                                  * when the watermark is between the low and
2009                                  * min watermarks.
2010                                  */
2011                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2012                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2013                                         goto this_zone_full;
2014
2015                                 continue;
2016                         }
2017                 }
2018
2019 try_this_zone:
2020                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2021                                                 gfp_mask, migratetype);
2022                 if (page)
2023                         break;
2024 this_zone_full:
2025                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2026                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2027         }
2028
2029         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2030                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2031                 zlc_active = 0;
2032                 goto zonelist_scan;
2033         }
2034
2035         if (page)
2036                 /*
2037                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2038                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2039                  * that the caller is taking steps that will free more
2040                  * memory. The caller should avoid the page being used
2041                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2042                  */
2043                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2044
2045         return page;
2046 }
2047
2048 /*
2049  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2050  * meminfo in irq context.
2051  */
2052 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2053 {
2054         bool ret = false;
2055
2056 #if NODES_SHIFT > 8
2057         ret = in_interrupt();
2058 #endif
2059         return ret;
2060 }
2061
2062 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2063                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2064                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2065
2066 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2067 {
2068         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2069
2070         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2071             debug_guardpage_minorder() > 0)
2072                 return;
2073
2074         /*
2075          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2076          * be inhibited in non-blockable contexts.
2077          */
2078         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2079                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2080
2081         /*
2082          * This documents exceptions given to allocations in certain
2083          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2084          * of allowed nodes.
2085          */
2086         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2087                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2088                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2089                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2090         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2091                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2092
2093         if (fmt) {
2094                 struct va_format vaf;
2095                 va_list args;
2096
2097                 va_start(args, fmt);
2098
2099                 vaf.fmt = fmt;
2100                 vaf.va = &args;
2101
2102                 pr_warn("%pV", &vaf);
2103
2104                 va_end(args);
2105         }
2106
2107         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2108                 current->comm, order, gfp_mask);
2109
2110         dump_stack();
2111         if (!should_suppress_show_mem())
2112                 show_mem(filter);
2113 }
2114
2115 static inline int
2116 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2117                                 unsigned long did_some_progress,
2118                                 unsigned long pages_reclaimed)
2119 {
2120         /* Do not loop if specifically requested */
2121         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2122                 return 0;
2123
2124         /* Always retry if specifically requested */
2125         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2126                 return 1;
2127
2128         /*
2129          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2130          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2131          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2132          */
2133         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2134                 return 0;
2135
2136         /*
2137          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2138          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2139          * implementations.
2140          */
2141         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2142                 return 1;
2143
2144         /*
2145          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2146          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2147          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2148          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2149          * allocation still fails, we stop retrying.
2150          */
2151         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2152                 return 1;
2153
2154         return 0;
2155 }
2156
2157 static inline struct page *
2158 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2159         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2160         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2161         int migratetype)
2162 {
2163         struct page *page;
2164
2165         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2166         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2167                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2168                 return NULL;
2169         }
2170
2171         /*
2172          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2173          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2174          * we're still under heavy pressure.
2175          */
2176         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2177                 order, zonelist, high_zoneidx,
2178                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2179                 preferred_zone, migratetype);
2180         if (page)
2181                 goto out;
2182
2183         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2184                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2185                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2186                         goto out;
2187                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2188                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2189                         goto out;
2190                 /*
2191                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2192                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2193                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2194                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2195                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2196                  */
2197                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2198                         goto out;
2199         }
2200         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2201         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2202
2203 out:
2204         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2205         return page;
2206 }
2207
2208 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2209 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2210 static struct page *
2211 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2212         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2213         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2214         int migratetype, bool sync_migration,
2215         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2216         unsigned long *did_some_progress)
2217 {
2218         if (!order)
2219                 return NULL;
2220
2221         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2222                 *deferred_compaction = true;
2223                 return NULL;
2224         }
2225
2226         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2227         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2228                                                 nodemask, sync_migration,
2229                                                 contended_compaction);
2230         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2231
2232         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2233                 struct page *page;
2234
2235                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2236                 drain_pages(get_cpu());
2237                 put_cpu();
2238
2239                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2240                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2241                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2242                                 preferred_zone, migratetype);
2243                 if (page) {
2244                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2245                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2246                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2247                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2248                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2249                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2250                         return page;
2251                 }
2252
2253                 /*
2254                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2255                  * The most likely reason is that pages exist,
2256                  * but not enough to satisfy watermarks.
2257                  */
2258                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2259
2260                 /*
2261                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2262                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2263                  */
2264                 if (sync_migration)
2265                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2266
2267                 cond_resched();
2268         }
2269
2270         return NULL;
2271 }
2272 #else
2273 static inline struct page *
2274 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2275         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2276         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2277         int migratetype, bool sync_migration,
2278         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2279         unsigned long *did_some_progress)
2280 {
2281         return NULL;
2282 }
2283 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2284
2285 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2286 static int
2287 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2288                   nodemask_t *nodemask)
2289 {
2290         struct reclaim_state reclaim_state;
2291         int progress;
2292
2293         cond_resched();
2294
2295         /* We now go into synchronous reclaim */
2296         cpuset_memory_pressure_bump();
2297         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2298         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2299         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2300         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2301
2302         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2303
2304         current->reclaim_state = NULL;
2305         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2306         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2307
2308         cond_resched();
2309
2310         return progress;
2311 }
2312
2313 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2314 static inline struct page *
2315 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2316         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2317         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2318         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2319 {
2320         struct page *page = NULL;
2321         bool drained = false;
2322
2323         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2324                                                nodemask);
2325         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2326                 return NULL;
2327
2328         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2329         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2330                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2331
2332 retry:
2333         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2334                                         zonelist, high_zoneidx,
2335                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2336                                         preferred_zone, migratetype);
2337
2338         /*
2339          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2340          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2341          */
2342         if (!page && !drained) {
2343                 drain_all_pages();
2344                 drained = true;
2345                 goto retry;
2346         }
2347
2348         return page;
2349 }
2350
2351 /*
2352  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2353  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2354  */
2355 static inline struct page *
2356 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2357         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2358         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2359         int migratetype)
2360 {
2361         struct page *page;
2362
2363         do {
2364                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2365                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2366                         preferred_zone, migratetype);
2367
2368                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2369                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2370         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2371
2372         return page;
2373 }
2374
2375 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2376                              struct zonelist *zonelist,
2377                              enum zone_type high_zoneidx,
2378                              struct zone *preferred_zone)
2379 {
2380         struct zoneref *z;
2381         struct zone *zone;
2382
2383         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2384                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2385                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2386                 /*
2387                  * Only reset the batches of zones that were actually
2388                  * considered in the fast path, we don't want to
2389                  * thrash fairness information for zones that are not
2390                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2391                  */
2392                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2393                         continue;
2394                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2395                                     high_wmark_pages(zone) -
2396                                     low_wmark_pages(zone) -
2397                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2398         }
2399 }
2400
2401 static inline int
2402 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2403 {
2404         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2405         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2406
2407         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2408         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2409
2410         /*
2411          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2412          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2413          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2414          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2415          */
2416         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2417
2418         if (!wait) {
2419                 /*
2420                  * Not worth trying to allocate harder for
2421                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2422                  */
2423                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2424                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2425                 /*
2426                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2427                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2428                  */
2429                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2430         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2431                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2432
2433         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2434                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2435                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2436                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2437                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2438                 else if (!in_interrupt() &&
2439                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2440                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2441                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2442         }
2443 #ifdef CONFIG_CMA
2444         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2445                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2446 #endif
2447         return alloc_flags;
2448 }
2449
2450 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2451 {
2452         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2453 }
2454
2455 static inline struct page *
2456 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2457         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2458         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2459         int migratetype)
2460 {
2461         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2462         struct page *page = NULL;
2463         int alloc_flags;
2464         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2465         unsigned long did_some_progress;
2466         bool sync_migration = false;
2467         bool deferred_compaction = false;
2468         bool contended_compaction = false;
2469
2470         /*
2471          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2472          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2473          * be using allocators in order of preference for an area that is
2474          * too large.
2475          */
2476         if (order >= MAX_ORDER) {
2477                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2478                 return NULL;
2479         }
2480
2481         /*
2482          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2483          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2484          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2485          * using a larger set of nodes after it has established that the
2486          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2487          * over allocated.
2488          */
2489         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2490                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2491                 goto nopage;
2492
2493 restart:
2494         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2495                          high_zoneidx, preferred_zone);
2496
2497         /*
2498          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2499          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2500          * to how we want to proceed.
2501          */
2502         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2503
2504         /*
2505          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2506          * cpusets.
2507          */
2508         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2509                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2510                                         &preferred_zone);
2511
2512 rebalance:
2513         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2514         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2515                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2516                         preferred_zone, migratetype);
2517         if (page)
2518                 goto got_pg;
2519
2520         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2521         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2522                 /*
2523                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2524                  * the allocation is high priority and these type of
2525                  * allocations are system rather than user orientated
2526                  */
2527                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2528
2529                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2530                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2531                                 preferred_zone, migratetype);
2532                 if (page) {
2533                         goto got_pg;
2534                 }
2535         }
2536
2537         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2538         if (!wait)
2539                 goto nopage;
2540
2541         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2542         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2543                 goto nopage;
2544
2545         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2546         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2547                 goto nopage;
2548
2549         /*
2550          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2551          * attempts after direct reclaim are synchronous
2552          */
2553         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2554                                         zonelist, high_zoneidx,
2555                                         nodemask,
2556                                         alloc_flags, preferred_zone,
2557                                         migratetype, sync_migration,
2558                                         &contended_compaction,
2559                                         &deferred_compaction,
2560                                         &did_some_progress);
2561         if (page)
2562                 goto got_pg;
2563         sync_migration = true;
2564
2565         /*
2566          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2567          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2568          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2569          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2570          */
2571         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2572                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2573                 goto nopage;
2574
2575         /* Try direct reclaim and then allocating */
2576         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2577                                         zonelist, high_zoneidx,
2578                                         nodemask,
2579                                         alloc_flags, preferred_zone,
2580                                         migratetype, &did_some_progress);
2581         if (page)
2582                 goto got_pg;
2583
2584         /*
2585          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2586          * running out of options and have to consider going OOM
2587          */
2588         if (!did_some_progress) {
2589                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2590                         if (oom_killer_disabled)
2591                                 goto nopage;
2592                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2593                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2594                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2595                                 goto nopage;
2596                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2597                                         zonelist, high_zoneidx,
2598                                         nodemask, preferred_zone,
2599                                         migratetype);
2600                         if (page)
2601                                 goto got_pg;
2602
2603                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2604                                 /*
2605                                  * The oom killer is not called for high-order
2606                                  * allocations that may fail, so if no progress
2607                                  * is being made, there are no other options and
2608                                  * retrying is unlikely to help.
2609                                  */
2610                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2611                                         goto nopage;
2612                                 /*
2613                                  * The oom killer is not called for lowmem
2614                                  * allocations to prevent needlessly killing
2615                                  * innocent tasks.
2616                                  */
2617                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2618                                         goto nopage;
2619                         }
2620
2621                         goto restart;
2622                 }
2623         }
2624
2625         /* Check if we should retry the allocation */
2626         pages_reclaimed += did_some_progress;
2627         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2628                                                 pages_reclaimed)) {
2629                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2630                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2631                 goto rebalance;
2632         } else {
2633                 /*
2634                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2635                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2636                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2637                  */
2638                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2639                                         zonelist, high_zoneidx,
2640                                         nodemask,
2641                                         alloc_flags, preferred_zone,
2642                                         migratetype, sync_migration,
2643                                         &contended_compaction,
2644                                         &deferred_compaction,
2645                                         &did_some_progress);
2646                 if (page)
2647                         goto got_pg;
2648         }
2649
2650 nopage:
2651         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2652         return page;
2653 got_pg:
2654         if (kmemcheck_enabled)
2655                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2656
2657         return page;
2658 }
2659
2660 /*
2661  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2662  */
2663 struct page *
2664 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2665                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2666 {
2667         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2668         struct zone *preferred_zone;
2669         struct page *page = NULL;
2670         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2671         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2672         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2673         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2674
2675         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2676
2677         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2678
2679         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2680
2681         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2682                 return NULL;
2683
2684         /*
2685          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2686          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2687          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2688          */
2689         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2690                 return NULL;
2691
2692         /*
2693          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2694          * verified in the (always inline) callee
2695          */
2696         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2697                 return NULL;
2698
2699 retry_cpuset:
2700         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2701
2702         /* The preferred zone is used for statistics later */
2703         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2704                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2705                                 &preferred_zone);
2706         if (!preferred_zone)
2707                 goto out;
2708
2709 #ifdef CONFIG_CMA
2710         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2711                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2712 #endif
2713         /* First allocation attempt */
2714         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2715                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2716                         preferred_zone, migratetype);
2717         if (unlikely(!page)) {
2718                 /*
2719                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2720                  * can deadlock because I/O on the device might not
2721                  * complete.
2722                  */
2723                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2724                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2725                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2726                                 preferred_zone, migratetype);
2727         }
2728
2729         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2730
2731 out:
2732         /*
2733          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2734          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2735          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2736          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2737          */
2738         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2739                 goto retry_cpuset;
2740
2741         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2742
2743         return page;
2744 }
2745 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2746
2747 /*
2748  * Common helper functions.
2749  */
2750 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2751 {
2752         struct page *page;
2753
2754         /*
2755          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2756          * a highmem page
2757          */
2758         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2759
2760         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2761         if (!page)
2762                 return 0;
2763         return (unsigned long) page_address(page);
2764 }
2765 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2766
2767 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2768 {
2769         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2770 }
2771 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2772
2773 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2774 {
2775         if (put_page_testzero(page)) {
2776                 if (order == 0)
2777                         free_hot_cold_page(page, 0);
2778                 else
2779                         __free_pages_ok(page, order);
2780         }
2781 }
2782
2783 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2784
2785 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2786 {
2787         if (addr != 0) {
2788                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2789                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2790         }
2791 }
2792
2793 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2794
2795 /*
2796  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2797  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2798  *
2799  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2800  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2801  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2802  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2803  *
2804  * The caller knows better which flags it relies on.
2805  */
2806 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2807 {
2808         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2809         __free_pages(page, order);
2810 }
2811
2812 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2813 {
2814         if (addr != 0) {
2815                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2816                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2817         }
2818 }
2819
2820 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2821 {
2822         if (addr) {
2823                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2824                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2825
2826                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2827                 while (used < alloc_end) {
2828                         free_page(used);
2829                         used += PAGE_SIZE;
2830                 }
2831         }
2832         return (void *)addr;
2833 }
2834
2835 /**
2836  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2837  * @size: the number of bytes to allocate
2838  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2839  *
2840  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2841  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2842  * allocate memory in power-of-two pages.
2843  *
2844  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2845  *
2846  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2847  */
2848 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2849 {
2850         unsigned int order = get_order(size);
2851         unsigned long addr;
2852
2853         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2854         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2855 }
2856 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2857
2858 /**
2859  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2860  *                         pages on a node.
2861  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2862  * @size: the number of bytes to allocate
2863  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2864  *
2865  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2866  * back.
2867  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2868  * but is not exact.
2869  */
2870 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2871 {
2872         unsigned order = get_order(size);
2873         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2874         if (!p)
2875                 return NULL;
2876         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2877 }
2878 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2879
2880 /**
2881  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2882  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2883  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2884  *
2885  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2886  */
2887 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2888 {
2889         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2890         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2891
2892         while (addr < end) {
2893                 free_page(addr);
2894                 addr += PAGE_SIZE;
2895         }
2896 }
2897 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2898
2899 /**
2900  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2901  * @offset: The zone index of the highest zone
2902  *
2903  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2904  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2905  * zone, the number of pages is calculated as:
2906  *     managed_pages - high_pages
2907  */
2908 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2909 {
2910         struct zoneref *z;
2911         struct zone *zone;
2912
2913         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2914         unsigned long sum = 0;
2915
2916         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2917
2918         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2919                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2920                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2921                 if (size > high)
2922                         sum += size - high;
2923         }
2924
2925         return sum;
2926 }
2927
2928 /**
2929  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2930  *
2931  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2932  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2933  */
2934 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2935 {
2936         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2937 }
2938 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2939
2940 /**
2941  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2942  *
2943  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2944  * high watermark within all zones.
2945  */
2946 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2947 {
2948         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2949 }
2950
2951 static inline void show_node(struct zone *zone)
2952 {
2953         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2954                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2955 }
2956
2957 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2958 {
2959         val->totalram = totalram_pages;
2960         val->sharedram = 0;
2961         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2962         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2963         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2964         val->freehigh = nr_free_highpages();
2965         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2966 }
2967
2968 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2969
2970 #ifdef CONFIG_NUMA
2971 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2972 {
2973         int zone_type;          /* needs to be signed */
2974         unsigned long managed_pages = 0;
2975         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2976
2977         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2978                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2979         val->totalram = managed_pages;
2980         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2981 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2982         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2983         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2984                         NR_FREE_PAGES);
2985 #else
2986         val->totalhigh = 0;
2987         val->freehigh = 0;
2988 #endif
2989         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2990 }
2991 #endif
2992
2993 /*
2994  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2995  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2996  */
2997 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2998 {
2999         bool ret = false;
3000         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3001
3002         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3003                 goto out;
3004
3005         do {
3006                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3007                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3008         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3009 out:
3010         return ret;
3011 }
3012
3013 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3014
3015 static void show_migration_types(unsigned char type)
3016 {
3017         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3018                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3019                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3020                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3021                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3022 #ifdef CONFIG_CMA
3023                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3024 #endif
3025 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3026                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3027 #endif
3028         };
3029         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3030         char *p = tmp;
3031         int i;
3032
3033         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3034                 if (type & (1 << i))
3035                         *p++ = types[i];
3036         }
3037
3038         *p = '\0';
3039         printk("(%s) ", tmp);
3040 }
3041
3042 /*
3043  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3044  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3045  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3046  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3047  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3048  */
3049 void show_free_areas(unsigned int filter)
3050 {
3051         int cpu;
3052         struct zone *zone;
3053
3054         for_each_populated_zone(zone) {
3055                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3056                         continue;
3057                 show_node(zone);
3058                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3059
3060                 for_each_online_cpu(cpu) {
3061                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3062
3063                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3064
3065                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3066                                cpu, pageset->pcp.high,
3067                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3068                 }
3069         }
3070
3071         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3072                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3073                 " unevictable:%lu"
3074                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3075                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3076                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3077                 " free_cma:%lu\n",
3078                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3079                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3080                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3081                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3082                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3083                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3084                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3085                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3086                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3087                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3088                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3089                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3090                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3091                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3092                 global_page_state(NR_SHMEM),
3093                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3094                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3095                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3096
3097         for_each_populated_zone(zone) {
3098                 int i;
3099
3100                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3101                         continue;
3102                 show_node(zone);
3103                 printk("%s"
3104                         " free:%lukB"
3105                         " min:%lukB"
3106                         " low:%lukB"
3107                         " high:%lukB"
3108                         " active_anon:%lukB"
3109                         " inactive_anon:%lukB"
3110                         " active_file:%lukB"
3111                         " inactive_file:%lukB"
3112                         " unevictable:%lukB"
3113                         " isolated(anon):%lukB"
3114                         " isolated(file):%lukB"
3115                         " present:%lukB"
3116                         " managed:%lukB"
3117                         " mlocked:%lukB"
3118                         " dirty:%lukB"
3119                         " writeback:%lukB"
3120                         " mapped:%lukB"
3121                         " shmem:%lukB"
3122                         " slab_reclaimable:%lukB"
3123                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3124                         " kernel_stack:%lukB"
3125                         " pagetables:%lukB"
3126                         " unstable:%lukB"
3127                         " bounce:%lukB"
3128                         " free_cma:%lukB"
3129                         " writeback_tmp:%lukB"
3130                         " pages_scanned:%lu"
3131                         " all_unreclaimable? %s"
3132                         "\n",
3133                         zone->name,
3134                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3135                         K(min_wmark_pages(zone)),
3136                         K(low_wmark_pages(zone)),
3137                         K(high_wmark_pages(zone)),
3138                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3139                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3140                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3141                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3142                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3145                         K(zone->present_pages),
3146                         K(zone->managed_pages),
3147                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3154                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3155                                 THREAD_SIZE / 1024,
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3159                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3161                         zone->pages_scanned,
3162                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3163                         );
3164                 printk("lowmem_reserve[]:");
3165                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3166                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3167                 printk("\n");
3168         }
3169
3170         for_each_populated_zone(zone) {
3171                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3172                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3173
3174                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3175                         continue;
3176                 show_node(zone);
3177                 printk("%s: ", zone->name);
3178
3179                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3180                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3181                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3182                         int type;
3183
3184                         nr[order] = area->nr_free;
3185                         total += nr[order] << order;
3186
3187                         types[order] = 0;
3188                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3189                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3190                                         types[order] |= 1 << type;
3191                         }
3192                 }
3193                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3194                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3195                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3196                         if (nr[order])
3197                                 show_migration_types(types[order]);
3198                 }
3199                 printk("= %lukB\n", K(total));
3200         }
3201
3202         hugetlb_show_meminfo();
3203
3204         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3205
3206         show_swap_cache_info();
3207 }
3208
3209 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3210 {
3211         zoneref->zone = zone;
3212         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3213 }
3214
3215 /*
3216  * Builds allocation fallback zone lists.
3217  *
3218  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3219  */
3220 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3221                                 int nr_zones)
3222 {
3223         struct zone *zone;
3224         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3225
3226         do {
3227                 zone_type--;
3228                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3229                 if (populated_zone(zone)) {
3230                         zoneref_set_zone(zone,
3231                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3232                         check_highest_zone(zone_type);
3233                 }
3234         } while (zone_type);
3235
3236         return nr_zones;
3237 }
3238
3239
3240 /*
3241  *  zonelist_order:
3242  *  0 = automatic detection of better ordering.
3243  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3244  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3245  *
3246  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3247  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3248  */
3249 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3250 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3251 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3252
3253 /* zonelist order in the kernel.
3254  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3255  */
3256 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3257 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3258
3259
3260 #ifdef CONFIG_NUMA
3261 /* The value user specified ....changed by config */
3262 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3263 /* string for sysctl */
3264 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3265 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3266
3267 /*
3268  * interface for configure zonelist ordering.
3269  * command line option "numa_zonelist_order"
3270  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3271  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3272  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3273  */
3274
3275 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3276 {
3277         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3278                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3279         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3280                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3281         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3282                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3283         } else {
3284                 printk(KERN_WARNING
3285                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3286                         "%s\n", s);
3287                 return -EINVAL;
3288         }
3289         return 0;
3290 }
3291
3292 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3293 {
3294         int ret;
3295
3296         if (!s)
3297                 return 0;
3298
3299         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3300         if (ret == 0)
3301                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3302
3303         return ret;
3304 }
3305 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3306
3307 /*
3308  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3309  */
3310 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3311                 void __user *buffer, size_t *length,
3312                 loff_t *ppos)
3313 {
3314         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3315         int ret;
3316         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3317
3318         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3319         if (write) {
3320                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3321                         ret = -EINVAL;
3322                         goto out;
3323                 }
3324                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3325         }
3326         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3327         if (ret)
3328                 goto out;
3329         if (write) {
3330                 int oldval = user_zonelist_order;
3331
3332                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3333                 if (ret) {
3334                         /*
3335                          * bogus value.  restore saved string
3336                          */
3337                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3338                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3339                         user_zonelist_order = oldval;
3340                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3341                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3342                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3343                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3344                 }
3345         }
3346 out:
3347         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3348         return ret;
3349 }
3350
3351
3352 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3353 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3354
3355 /**
3356  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3357  * @node: node whose fallback list we're appending
3358  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3359  *
3360  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3361  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3362  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3363  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3364  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3365  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3366  * on them otherwise.
3367  * It returns -1 if no node is found.
3368  */
3369 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3370 {
3371         int n, val;
3372         int min_val = INT_MAX;
3373         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3374         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3375
3376         /* Use the local node if we haven't already */
3377         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3378                 node_set(node, *used_node_mask);
3379                 return node;
3380         }
3381
3382         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3383
3384                 /* Don't want a node to appear more than once */
3385                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3386                         continue;
3387
3388                 /* Use the distance array to find the distance */
3389                 val = node_distance(node, n);
3390
3391                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3392                 val += (n < node);
3393
3394                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3395                 tmp = cpumask_of_node(n);
3396                 if (!cpumask_empty(tmp))
3397                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3398
3399                 /* Slight preference for less loaded node */
3400                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3401                 val += node_load[n];
3402
3403                 if (val < min_val) {
3404                         min_val = val;
3405                         best_node = n;
3406                 }
3407         }
3408
3409         if (best_node >= 0)
3410                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3411
3412         return best_node;
3413 }
3414
3415
3416 /*
3417  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3418  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3419  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3420  */
3421 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3422 {
3423         int j;
3424         struct zonelist *zonelist;
3425
3426         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3427         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3428                 ;
3429         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3430         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3431         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3432 }
3433
3434 /*
3435  * Build gfp_thisnode zonelists
3436  */
3437 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3438 {
3439         int j;
3440         struct zonelist *zonelist;
3441
3442         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3443         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3444         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3445         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3446 }
3447
3448 /*
3449  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3450  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3451  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3452  * may still exist in local DMA zone.
3453  */
3454 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3455
3456 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3457 {
3458         int pos, j, node;
3459         int zone_type;          /* needs to be signed */
3460         struct zone *z;
3461         struct zonelist *zonelist;
3462
3463         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3464         pos = 0;
3465         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3466                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3467                         node = node_order[j];
3468                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3469                         if (populated_zone(z)) {
3470                                 zoneref_set_zone(z,
3471                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3472                                 check_highest_zone(zone_type);
3473                         }
3474                 }
3475         }
3476         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3477         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3478 }
3479
3480 static int default_zonelist_order(void)
3481 {
3482         int nid, zone_type;
3483         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3484         struct zone *z;
3485         int average_size;
3486         /*
3487          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3488          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3489          * into OOM very easily.
3490          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3491          */
3492         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3493         low_kmem_size = 0;
3494         total_size = 0;
3495         for_each_online_node(nid) {
3496                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3497                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3498                         if (populated_zone(z)) {
3499                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3500                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3501                                 total_size += z->managed_pages;
3502                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3503                                 /*
3504                                  * If any node has only lowmem, then node order
3505                                  * is preferred to allow kernel allocations
3506                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3507                                  * on other nodes when there is an abundance of
3508                                  * lowmem available to allocate from.
3509                                  */
3510                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3511                         }
3512                 }
3513         }
3514         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3515             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3516                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3517         /*
3518          * look into each node's config.
3519          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3520          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3521          */
3522         average_size = total_size /
3523                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3524         for_each_online_node(nid) {
3525                 low_kmem_size = 0;
3526                 total_size = 0;
3527                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3528                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3529                         if (populated_zone(z)) {
3530                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3531                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3532                                 total_size += z->present_pages;
3533                         }
3534                 }
3535                 if (low_kmem_size &&
3536                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3537                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3538                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3539         }
3540         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3541 }
3542
3543 static void set_zonelist_order(void)
3544 {
3545         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3546                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3547         else
3548                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3549 }
3550
3551 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3552 {
3553         int j, node, load;
3554         enum zone_type i;
3555         nodemask_t used_mask;
3556         int local_node, prev_node;
3557         struct zonelist *zonelist;
3558         int order = current_zonelist_order;
3559
3560         /* initialize zonelists */
3561         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3562                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3563                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3564                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3565         }
3566
3567         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3568         local_node = pgdat->node_id;
3569         load = nr_online_nodes;
3570         prev_node = local_node;
3571         nodes_clear(used_mask);
3572
3573         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3574         j = 0;
3575
3576         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3577                 /*
3578                  * We don't want to pressure a particular node.
3579                  * So adding penalty to the first node in same
3580                  * distance group to make it round-robin.
3581                  */
3582                 if (node_distance(local_node, node) !=
3583                     node_distance(local_node, prev_node))
3584                         node_load[node] = load;
3585
3586                 prev_node = node;
3587                 load--;
3588                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3589                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3590                 else
3591                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3592         }
3593
3594         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3595                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3596                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3597         }
3598
3599         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3600 }
3601
3602 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3603 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3604 {
3605         struct zonelist *zonelist;
3606         struct zonelist_cache *zlc;
3607         struct zoneref *z;
3608
3609         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3610         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3611         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3612         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3613                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3614 }
3615
3616 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3617 /*
3618  * Return node id of node used for "local" allocations.
3619  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3620  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3621  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3622  */
3623 int local_memory_node(int node)
3624 {
3625         struct zone *zone;
3626
3627         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3628                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3629                                    NULL,
3630                                    &zone);
3631         return zone->node;
3632 }
3633 #endif
3634
3635 #else   /* CONFIG_NUMA */
3636
3637 static void set_zonelist_order(void)
3638 {
3639         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3640 }
3641
3642 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3643 {
3644         int node, local_node;
3645         enum zone_type j;
3646         struct zonelist *zonelist;
3647
3648         local_node = pgdat->node_id;
3649
3650         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3651         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3652
3653         /*
3654          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3655          * of all the other nodes.
3656          * We don't want to pressure a particular node, so when
3657          * building the zones for node N, we make sure that the
3658          * zones coming right after the local ones are those from
3659          * node N+1 (modulo N)
3660          */
3661         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3662                 if (!node_online(node))
3663                         continue;
3664                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3665         }
3666         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3667                 if (!node_online(node))
3668                         continue;
3669                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3670         }
3671
3672         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3673         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3674 }
3675
3676 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3677 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3678 {
3679         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3680 }
3681
3682 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3683
3684 /*
3685  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3686  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3687  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3688  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3689  * with interrupts disabled.
3690  *
3691  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3692  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3693  * hotplugged processors.
3694  *
3695  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3696  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3697  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3698  */
3699 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3700 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3701 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3702
3703 /*
3704  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3705  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3706  */
3707 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3708
3709 /* return values int ....just for stop_machine() */
3710 static int __build_all_zonelists(void *data)
3711 {
3712         int nid;
3713         int cpu;
3714         pg_data_t *self = data;
3715
3716 #ifdef CONFIG_NUMA
3717         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3718 #endif
3719
3720         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3721                 build_zonelists(self);
3722                 build_zonelist_cache(self);
3723         }
3724
3725         for_each_online_node(nid) {
3726                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3727
3728                 build_zonelists(pgdat);
3729                 build_zonelist_cache(pgdat);
3730         }
3731
3732         /*
3733          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3734          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3735          * each zone will be allocated later when the per cpu
3736          * allocator is available.
3737          *
3738          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3739          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3740          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3741          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3742          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3743          * (a chicken-egg dilemma).
3744          */
3745         for_each_possible_cpu(cpu) {
3746                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3747
3748 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3749                 /*
3750                  * We now know the "local memory node" for each node--
3751                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3752                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3753                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3754                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3755                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3756                  */
3757                 if (cpu_online(cpu))
3758                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3759 #endif
3760         }
3761
3762         return 0;
3763 }
3764
3765 /*
3766  * Called with zonelists_mutex held always
3767  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3768  */
3769 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3770 {
3771         set_zonelist_order();
3772
3773         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3774                 __build_all_zonelists(NULL);
3775                 mminit_verify_zonelist();
3776                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3777         } else {
3778 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3779                 if (zone)
3780                         setup_zone_pageset(zone);
3781 #endif
3782                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3783                    of zonelist */
3784                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3785                 /* cpuset refresh routine should be here */
3786         }
3787         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3788         /*
3789          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3790          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3791          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3792          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3793          * disabled and enable it later
3794          */
3795         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3796                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3797         else
3798                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3799
3800         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3801                 "Total pages: %ld\n",
3802                         nr_online_nodes,
3803                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3804                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3805                         vm_total_pages);
3806 #ifdef CONFIG_NUMA
3807         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3808 #endif
3809 }
3810
3811 /*
3812  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3813  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3814  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3815  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3816  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3817  * conservative, even though it seems large.
3818  *
3819  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3820  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3821  */
3822 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3823
3824 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3825 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3826 {
3827         unsigned long size = 1;
3828
3829         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3830
3831         while (size < pages)
3832                 size <<= 1;
3833
3834         /*
3835          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3836          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3837          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3838          */
3839         size = min(size, 4096UL);
3840
3841         return max(size, 4UL);
3842 }
3843 #else
3844 /*
3845  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3846  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3847  *
3848  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3849  *
3850  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3851  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3852  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3853  *
3854  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3855  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3856  *
3857  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3858  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3859  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3860  */
3861 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3862 {
3863         return 4096UL;
3864 }
3865 #endif
3866
3867 /*
3868  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3869  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3870  * hash function before the remainder is taken.
3871  */
3872 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3873 {
3874         return ffz(~size);
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Check if a pageblock contains reserved pages
3879  */
3880 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3881 {
3882         unsigned long pfn;
3883
3884         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3885                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3886                         return 1;
3887         }
3888         return 0;
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3893  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3894  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3895  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3896  * blocks as reclaim kicks in
3897  */
3898 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3899 {
3900         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3901         struct page *page;
3902         unsigned long block_migratetype;
3903         int reserve;
3904         int old_reserve;
3905
3906         /*
3907          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3908          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3909          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3910          * the block.
3911          */
3912         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3913         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3914         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3915         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3916                                                         pageblock_order;
3917
3918         /*
3919          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3920          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3921          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3922          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3923          * future allocation of hugepages at runtime.
3924          */
3925         reserve = min(2, reserve);
3926         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3927
3928         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3929         if (reserve == old_reserve)
3930                 return;
3931         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3932
3933         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3934                 if (!pfn_valid(pfn))
3935                         continue;
3936                 page = pfn_to_page(pfn);
3937
3938                 /* Watch out for overlapping nodes */
3939                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3940                         continue;
3941
3942                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3943
3944                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3945                 if (reserve > 0) {
3946                         /*
3947                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3948                          * them.
3949                          */
3950                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3951                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3952                                 continue;
3953
3954                         /* If this block is reserved, account for it */
3955                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3956                                 reserve--;
3957                                 continue;
3958                         }
3959
3960                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3961                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3962                                 set_pageblock_migratetype(page,
3963                                                         MIGRATE_RESERVE);
3964                                 move_freepages_block(zone, page,
3965                                                         MIGRATE_RESERVE);
3966                                 reserve--;
3967                                 continue;
3968                         }
3969                 } else if (!old_reserve) {
3970                         /*
3971                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
3972                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
3973                          */
3974                         break;
3975                 }
3976
3977                 /*
3978                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3979                  * take it back
3980                  */
3981                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3982                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3983                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3984                 }
3985         }
3986 }
3987
3988 /*
3989  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3990  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3991  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3992  */
3993 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3994                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3995 {
3996         struct page *page;
3997         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3998         unsigned long pfn;
3999         struct zone *z;
4000
4001         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4002                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4003
4004         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4005         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4006                 /*
4007                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4008                  * handed to this function.  They do not
4009                  * exist on hotplugged memory.
4010                  */
4011                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4012                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4013                                 continue;
4014                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4015                                 continue;
4016                 }
4017                 page = pfn_to_page(pfn);
4018                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4019                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4020                 init_page_count(page);
4021                 page_mapcount_reset(page);
4022                 page_cpupid_reset_last(page);
4023                 SetPageReserved(page);
4024                 /*
4025                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4026                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4027                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4028                  * the address space during boot when many long-lived
4029                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4030                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4031                  * setup_zone_migrate_reserve()
4032                  *
4033                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4034                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4035                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4036                  * pfn out of zone.
4037                  */
4038                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4039                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4040                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4041                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4042
4043                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4044 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4045                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4046                 if (!is_highmem_idx(zone))
4047                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4048 #endif
4049         }
4050 }
4051
4052 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4053 {
4054         int order, t;
4055         for_each_migratetype_order(order, t) {
4056                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4057                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4058         }
4059 }
4060
4061 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4062 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4063         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4064 #endif
4065
4066 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4067 {
4068 #ifdef CONFIG_MMU
4069         int batch;
4070
4071         /*
4072          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4073          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4074          *
4075          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4076          */
4077         batch = zone->managed_pages / 1024;
4078         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4079                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4080         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4081         if (batch < 1)
4082                 batch = 1;
4083
4084         /*
4085          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4086          * of 2 value was found to be more likely to have
4087          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4088          *
4089          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4090          * batches of pages, one task can end up with a lot
4091          * of pages of one half of the possible page colors
4092          * and the other with pages of the other colors.
4093          */
4094         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4095
4096         return batch;
4097
4098 #else
4099         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4100          * conditions.
4101          *
4102          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4103          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4104          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4105          *
4106          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4107          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4108          * can be a significant delay between the individual batches being
4109          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4110          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4111          */
4112         return 0;
4113 #endif
4114 }
4115
4116 /*
4117  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4118  * ->batch must never be higher then ->high.
4119  * The following function updates them in a safe manner without read side
4120  * locking.
4121  *
4122  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4123  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4124  *
4125  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4126  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4127  * exist).
4128  */
4129 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4130                 unsigned long batch)
4131 {
4132        /* start with a fail safe value for batch */
4133         pcp->batch = 1;
4134         smp_wmb();
4135
4136        /* Update high, then batch, in order */
4137         pcp->high = high;
4138         smp_wmb();
4139
4140         pcp->batch = batch;
4141 }
4142
4143 /* a companion to pageset_set_high() */
4144 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4145 {
4146         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4147 }
4148
4149 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4150 {
4151         struct per_cpu_pages *pcp;
4152         int migratetype;
4153
4154         memset(p, 0, sizeof(*p));
4155
4156         pcp = &p->pcp;
4157         pcp->count = 0;
4158         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4159                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4160 }
4161
4162 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4163 {
4164         pageset_init(p);
4165         pageset_set_batch(p, batch);
4166 }
4167
4168 /*
4169  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4170  * to the value high for the pageset p.
4171  */
4172 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4173                                 unsigned long high)
4174 {
4175         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4176         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4177                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4178
4179         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4180 }
4181
4182 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4183                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4184 {
4185         if (percpu_pagelist_fraction)
4186                 pageset_set_high(pcp,
4187                         (zone->managed_pages /
4188                                 percpu_pagelist_fraction));
4189         else
4190                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4191 }
4192
4193 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4194 {
4195         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4196
4197         pageset_init(pcp);
4198         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4199 }
4200
4201 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4202 {
4203         int cpu;
4204         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4205         for_each_possible_cpu(cpu)
4206                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4207 }
4208
4209 /*
4210  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4211  * Before this call only boot pagesets were available.
4212  */
4213 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4214 {
4215         struct zone *zone;
4216
4217         for_each_populated_zone(zone)
4218                 setup_zone_pageset(zone);
4219 }
4220
4221 static noinline __init_refok
4222 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4223 {
4224         int i;
4225         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4226         size_t alloc_size;
4227
4228         /*
4229          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4230          * per zone.
4231          */
4232         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4233                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4234         zone->wait_table_bits =
4235                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4236         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4237                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4238
4239         if (!slab_is_available()) {
4240                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4241                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4242         } else {
4243                 /*
4244                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4245                  * via memory hot-add.
4246                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4247                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4248                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4249                  * node itself as well.
4250                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4251                  * necessary.
4252                  */
4253                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4254         }
4255         if (!zone->wait_table)
4256                 return -ENOMEM;
4257
4258         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4259                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4260
4261         return 0;
4262 }
4263
4264 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4265 {
4266         /*
4267          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4268          * relies on the ability of the linker to provide the
4269          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4270          */
4271         zone->pageset = &boot_pageset;
4272
4273         if (populated_zone(zone))
4274                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4275                         zone->name, zone->present_pages,
4276                                          zone_batchsize(zone));
4277 }
4278
4279 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4280                                         unsigned long zone_start_pfn,
4281                                         unsigned long size,
4282                                         enum memmap_context context)
4283 {
4284         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4285         int ret;
4286         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4287         if (ret)
4288                 return ret;
4289         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4290
4291         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4292
4293         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4294                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4295                         pgdat->node_id,
4296                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4297                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4298
4299         zone_init_free_lists(zone);
4300
4301         return 0;
4302 }
4303
4304 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4305 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4306 /*
4307  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4308  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4309  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4310  * alternative
4311  */
4312 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4313 {
4314         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4315         int nid;
4316         /*
4317          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4318          * when the kernel is running single-threaded.
4319          */
4320         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4321         static int __meminitdata last_nid;
4322
4323         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4324                 return last_nid;
4325
4326         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4327         if (nid != -1) {
4328                 last_start_pfn = start_pfn;
4329                 last_end_pfn = end_pfn;
4330                 last_nid = nid;
4331         }
4332
4333         return nid;
4334 }
4335 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4336
4337 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4338 {
4339         int nid;
4340
4341         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4342         if (nid >= 0)
4343                 return nid;
4344         /* just returns 0 */
4345         return 0;
4346 }
4347
4348 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4349 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4350 {
4351         int nid;
4352
4353         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4354         if (nid >= 0 && nid != node)
4355                 return false;
4356         return true;
4357 }
4358 #endif
4359
4360 /**
4361  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4362  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4363  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4364  *
4365  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4366  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4367  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4368  */
4369 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4370 {
4371         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4372         int i, this_nid;
4373
4374         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4375                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4376                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4377
4378                 if (start_pfn < end_pfn)
4379                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4380                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4381                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4382         }
4383 }
4384
4385 /**
4386  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4387  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4388  *
4389  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4390  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4391  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4392  */
4393 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4394 {
4395         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4396         int i, this_nid;
4397
4398         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4399                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4400 }
4401
4402 /**
4403  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4404  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4405  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4406  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4407  *
4408  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4409  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4410  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4411  * PFNs will be 0.
4412  */
4413 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4414                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4415 {
4416         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4417         int i;
4418
4419         *start_pfn = -1UL;
4420         *end_pfn = 0;
4421
4422         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4423                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4424                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4425         }
4426
4427         if (*start_pfn == -1UL)
4428                 *start_pfn = 0;
4429 }
4430
4431 /*
4432  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4433  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4434  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4435  */
4436 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4437 {
4438         int zone_index;
4439         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4440                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4441                         continue;
4442
4443                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4444                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4445                         break;
4446         }
4447
4448         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4449         movable_zone = zone_index;
4450 }
4451
4452 /*
4453  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4454  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4455  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4456  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4457  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4458  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4459  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4460  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4461  */
4462 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4463                                         unsigned long zone_type,
4464                                         unsigned long node_start_pfn,
4465                                         unsigned long node_end_pfn,
4466                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4467                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4468 {
4469         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4470         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4471                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4472                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4473                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4474                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4475                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4476
4477                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4478                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4479                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4480                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4481
4482                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4483                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4484                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4485         }
4486 }
4487
4488 /*
4489  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4490  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4491  */
4492 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4493                                         unsigned long zone_type,
4494                                         unsigned long node_start_pfn,
4495                                         unsigned long node_end_pfn,
4496                                         unsigned long *ignored)
4497 {
4498         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4499
4500         /* Get the start and end of the zone */
4501         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4502         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4503         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4504                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4505                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4506
4507         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4508         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4509                 return 0;
4510
4511         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4512         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4513         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4514
4515         /* Return the spanned pages */
4516         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4521  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4522  */
4523 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4524                                 unsigned long range_start_pfn,
4525                                 unsigned long range_end_pfn)
4526 {
4527         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4528         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4529         int i;
4530
4531         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4532                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4533                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4534                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4535         }
4536         return nr_absent;
4537 }
4538
4539 /**
4540  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4541  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4542  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4543  *
4544  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4545  */
4546 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4547                                                         unsigned long end_pfn)
4548 {
4549         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4550 }
4551
4552 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4553 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4554                                         unsigned long zone_type,
4555                                         unsigned long node_start_pfn,
4556                                         unsigned long node_end_pfn,
4557                                         unsigned long *ignored)
4558 {
4559         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4560         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4561         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4562
4563         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4564         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4565
4566         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4567                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4568                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4569         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4570 }
4571
4572 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4573 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4574                                         unsigned long zone_type,
4575                                         unsigned long node_start_pfn,
4576                                         unsigned long node_end_pfn,
4577                                         unsigned long *zones_size)
4578 {
4579         return zones_size[zone_type];
4580 }
4581
4582 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4583                                                 unsigned long zone_type,
4584                                                 unsigned long node_start_pfn,
4585                                                 unsigned long node_end_pfn,
4586                                                 unsigned long *zholes_size)
4587 {
4588         if (!zholes_size)
4589                 return 0;
4590
4591         return zholes_size[zone_type];
4592 }
4593
4594 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4595
4596 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4597                                                 unsigned long node_start_pfn,
4598                                                 unsigned long node_end_pfn,
4599                                                 unsigned long *zones_size,
4600                                                 unsigned long *zholes_size)
4601 {
4602         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4603         enum zone_type i;
4604
4605         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4606                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4607                                                          node_start_pfn,
4608                                                          node_end_pfn,
4609                                                          zones_size);
4610         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4611
4612         realtotalpages = totalpages;
4613         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4614                 realtotalpages -=
4615                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4616                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4617                                                   zholes_size);
4618         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4619         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4620                                                         realtotalpages);
4621 }
4622
4623 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4624 /*
4625  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4626  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4627  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4628  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4629  * bytes.
4630  */
4631 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4632 {
4633         unsigned long usemapsize;
4634
4635         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4636         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4637         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4638         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4639         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4640
4641         return usemapsize / 8;
4642 }
4643
4644 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4645                                 struct zone *zone,
4646                                 unsigned long zone_start_pfn,
4647                                 unsigned long zonesize)
4648 {
4649         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4650         zone->pageblock_flags = NULL;
4651         if (usemapsize)
4652                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4653                                                                    usemapsize);
4654 }
4655 #else
4656 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4657                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4658 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4659
4660 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4661
4662 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4663 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4664 {
4665         unsigned int order;
4666
4667         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4668         if (pageblock_order)
4669                 return;
4670
4671         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4672                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4673         else
4674                 order = MAX_ORDER - 1;
4675
4676         /*
4677          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4678          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4679          * powerpc.
4680          */
4681         pageblock_order = order;
4682 }
4683 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4684
4685 /*
4686  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4687  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4688  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4689  * the kernel config
4690  */
4691 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4692 {
4693 }
4694
4695 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4696
4697 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4698                                                    unsigned long present_pages)
4699 {
4700         unsigned long pages = spanned_pages;
4701
4702         /*
4703          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4704          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4705          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4706          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4707          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4708          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4709          */
4710         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4711             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4712                 pages = present_pages;
4713
4714         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4715 }
4716
4717 /*
4718  * Set up the zone data structures:
4719  *   - mark all pages reserved
4720  *   - mark all memory queues empty
4721  *   - clear the memory bitmaps
4722  *
4723  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4724  */
4725 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4726                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4727                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4728 {
4729         enum zone_type j;
4730         int nid = pgdat->node_id;
4731         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4732         int ret;
4733
4734         pgdat_resize_init(pgdat);
4735 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4736         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4737         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4738         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4739 #endif
4740         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4741         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4742         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4743
4744         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4745                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4746                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4747
4748                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4749                                                   node_end_pfn, zones_size);
4750                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4751                                                                 node_start_pfn,
4752                                                                 node_end_pfn,
4753                                                                 zholes_size);
4754
4755                 /*
4756                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4757                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4758                  * and per-cpu initialisations
4759                  */
4760                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4761                 if (freesize >= memmap_pages) {
4762                         freesize -= memmap_pages;
4763                         if (memmap_pages)
4764                                 printk(KERN_DEBUG
4765                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4766                                        zone_names[j], memmap_pages);
4767                 } else
4768                         printk(KERN_WARNING
4769                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4770                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4771
4772                 /* Account for reserved pages */
4773                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4774                         freesize -= dma_reserve;
4775                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4776                                         zone_names[0], dma_reserve);
4777                 }
4778
4779                 if (!is_highmem_idx(j))
4780                         nr_kernel_pages += freesize;
4781                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4782                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4783                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4784                 nr_all_pages += freesize;
4785
4786                 zone->spanned_pages = size;
4787                 zone->present_pages = realsize;
4788                 /*
4789                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4790                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4791                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4792                  */
4793                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4794 #ifdef CONFIG_NUMA
4795                 zone->node = nid;
4796                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4797                                                 / 100;
4798                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4799 #endif
4800                 zone->name = zone_names[j];
4801                 spin_lock_init(&zone->lock);
4802                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4803                 zone_seqlock_init(zone);
4804                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4805                 zone_pcp_init(zone);
4806
4807                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4808                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4809
4810                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4811                 if (!size)
4812                         continue;
4813
4814                 set_pageblock_order();
4815                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4816                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4817                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4818                 BUG_ON(ret);
4819                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4820                 zone_start_pfn += size;
4821         }
4822 }
4823
4824 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4825 {
4826         /* Skip empty nodes */
4827         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4828                 return;
4829
4830 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4831         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4832         if (!pgdat->node_mem_map) {
4833                 unsigned long size, start, end;
4834                 struct page *map;
4835
4836                 /*
4837                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4838                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4839                  * for the buddy allocator to function correctly.
4840                  */
4841                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4842                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4843                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4844                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4845                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4846                 if (!map)
4847                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4848                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4849         }
4850 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4851         /*
4852          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4853          */
4854         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4855                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4856 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4857                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4858                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4859 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4860         }
4861 #endif
4862 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4863 }
4864
4865 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4866                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4867 {
4868         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4869         unsigned long start_pfn = 0;
4870         unsigned long end_pfn = 0;
4871
4872         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4873         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4874
4875         pgdat->node_id = nid;
4876         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4877         init_zone_allows_reclaim(nid);
4878 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4879         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4880 #endif
4881         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4882                                   zones_size, zholes_size);
4883
4884         alloc_node_mem_map(pgdat);
4885 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4886         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4887                 nid, (unsigned long)pgdat,
4888                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4889 #endif
4890
4891         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4892                             zones_size, zholes_size);
4893 }
4894
4895 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4896
4897 #if MAX_NUMNODES > 1
4898 /*
4899  * Figure out the number of possible node ids.
4900  */
4901 void __init setup_nr_node_ids(void)
4902 {
4903         unsigned int node;
4904         unsigned int highest = 0;
4905
4906         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4907                 highest = node;
4908         nr_node_ids = highest + 1;
4909 }
4910 #endif
4911
4912 /**
4913  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4914  *
4915  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4916  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4917  * all the nodes.
4918  *
4919  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4920  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4921  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4922  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4923  *
4924  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4925  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4926  * populated node map.
4927  *
4928  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4929  * requirement (single node).
4930  */
4931 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4932 {
4933         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4934         unsigned long start, end, mask;
4935         int last_nid = -1;
4936         int i, nid;
4937
4938         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4939                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4940                         last_nid = nid;
4941                         last_end = end;
4942                         continue;
4943                 }
4944
4945                 /*
4946                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4947                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4948                  * too coarse to separate the current node from the last.
4949                  */
4950                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4951                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4952                         mask <<= 1;
4953
4954                 /* accumulate all internode masks */
4955                 accl_mask |= mask;
4956         }
4957
4958         /* convert mask to number of pages */
4959         return ~accl_mask + 1;
4960 }
4961
4962 /* Find the lowest pfn for a node */
4963 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4964 {
4965         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4966         unsigned long start_pfn;
4967         int i;
4968
4969         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4970                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4971
4972         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4973                 printk(KERN_WARNING
4974                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4975                 return 0;
4976         }
4977
4978         return min_pfn;
4979 }
4980
4981 /**
4982  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4983  *
4984  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4985  * add_active_range().
4986  */
4987 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4988 {
4989         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4990 }
4991
4992 /*
4993  * early_calculate_totalpages()
4994  * Sum pages in active regions for movable zone.
4995  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4996  */
4997 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4998 {
4999         unsigned long totalpages = 0;
5000         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5001         int i, nid;
5002
5003         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5004                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5005
5006                 totalpages += pages;
5007                 if (pages)
5008                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5009         }
5010         return totalpages;
5011 }
5012
5013 /*
5014  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5015  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5016  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5017  * others
5018  */
5019 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5020 {
5021         int i, nid;
5022         unsigned long usable_startpfn;
5023         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5024         /* save the state before borrow the nodemask */
5025         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5026         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5027         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5028
5029         /*
5030          * If movablecore was specified, calculate what size of
5031          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5032          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5033          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5034          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5035          * what movablecore would have allowed.
5036          */
5037         if (required_movablecore) {
5038                 unsigned long corepages;
5039
5040                 /*
5041                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5042                  * was requested by the user
5043                  */
5044                 required_movablecore =
5045                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5046                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5047
5048                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5049         }
5050
5051         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5052         if (!required_kernelcore)
5053                 goto out;
5054
5055         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5056         find_usable_zone_for_movable();
5057         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5058
5059 restart:
5060         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5061         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5062         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5063                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5064
5065                 /*
5066                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5067                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5068                  * amount of memory for the kernel
5069                  */
5070                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5071                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5072
5073                 /*
5074                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5075                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5076                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5077                  */
5078                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5079
5080                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5081                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5082                         unsigned long size_pages;
5083
5084                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5085                         if (start_pfn >= end_pfn)
5086                                 continue;
5087
5088                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5089                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5090                                 unsigned long kernel_pages;
5091                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5092                                                                 - start_pfn;
5093
5094                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5095                                                         kernelcore_remaining);
5096                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5097                                                         required_kernelcore);
5098
5099                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5100                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5101
5102                                         /*
5103                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5104                                          * that if we have to rebalance
5105                                          * kernelcore across nodes, we will
5106                                          * not double account here
5107                                          */
5108                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5109                                         continue;
5110                                 }
5111                                 start_pfn = usable_startpfn;
5112                         }
5113
5114                         /*
5115                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5116                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5117                          * number of pages used as kernelcore
5118                          */
5119                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5120                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5121                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5122                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5123
5124                         /*
5125                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5126                          * break if the kernelcore for this node has been
5127                          * satisfied
5128                          */
5129                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5130                                                                 size_pages);
5131                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5132                         if (!kernelcore_remaining)
5133                                 break;
5134                 }
5135         }
5136
5137         /*
5138          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5139          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5140          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5141          * satisfied
5142          */
5143         usable_nodes--;
5144         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5145                 goto restart;
5146
5147         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5148         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5149                 zone_movable_pfn[nid] =
5150                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5151
5152 out:
5153         /* restore the node_state */
5154         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5155 }
5156
5157 /* Any regular or high memory on that node ? */
5158 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5159 {
5160         enum zone_type zone_type;
5161
5162         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5163                 return;
5164
5165         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5166                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5167                 if (populated_zone(zone)) {
5168                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5169                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5170                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5171                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5172                         break;
5173                 }
5174         }
5175 }
5176
5177 /**
5178  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5179  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5180  *
5181  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5182  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5183  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5184  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5185  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5186  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5187  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5188  * at arch_max_dma_pfn.
5189  */
5190 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5191 {
5192         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5193         int i, nid;
5194
5195         /* Record where the zone boundaries are */
5196         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5197                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5198         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5199                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5200         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5201         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5202         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5203                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5204                         continue;
5205                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5206                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5207                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5208                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5209         }
5210         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5211         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5212
5213         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5214         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5215         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5216
5217         /* Print out the zone ranges */
5218         printk("Zone ranges:\n");
5219         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5220                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5221                         continue;
5222                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5223                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5224                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5225                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5226                 else
5227                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5228                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5229                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5230                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5231         }
5232
5233         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5234         printk("Movable zone start for each node\n");
5235         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5236                 if (zone_movable_pfn[i])
5237                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5238                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5239         }
5240
5241         /* Print out the early node map */
5242         printk("Early memory node ranges\n");
5243         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5244                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5245                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5246
5247         /* Initialise every node */
5248         mminit_verify_pageflags_layout();
5249         setup_nr_node_ids();
5250         for_each_online_node(nid) {
5251                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5252                 free_area_init_node(nid, NULL,
5253                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5254
5255                 /* Any memory on that node */
5256                 if (pgdat->node_present_pages)
5257                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5258                 check_for_memory(pgdat, nid);
5259         }
5260 }
5261
5262 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5263 {
5264         unsigned long long coremem;
5265         if (!p)
5266                 return -EINVAL;
5267
5268         coremem = memparse(p, &p);
5269         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5270
5271         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5272         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5273
5274         return 0;
5275 }
5276
5277 /*
5278  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5279  * cannot be reclaimed or migrated.
5280  */
5281 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5282 {
5283         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5284 }
5285
5286 /*
5287  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5288  * can be reclaimed or migrated.
5289  */
5290 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5291 {
5292         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5293 }
5294
5295 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5296 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5297
5298 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5299
5300 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5301 {
5302         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5303         page_zone(page)->managed_pages += count;
5304         totalram_pages += count;
5305 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5306         if (PageHighMem(page))
5307                 totalhigh_pages += count;
5308 #endif
5309         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5310 }
5311 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5312
5313 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5314 {
5315         void *pos;
5316         unsigned long pages = 0;
5317
5318         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5319         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5320         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5321                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5322                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5323                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5324         }
5325
5326         if (pages && s)
5327                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5328                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5329
5330         return pages;
5331 }
5332 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5333
5334 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5335 void free_highmem_page(struct page *page)
5336 {
5337         __free_reserved_page(page);
5338         totalram_pages++;
5339         page_zone(page)->managed_pages++;
5340         totalhigh_pages++;
5341 }
5342 #endif
5343
5344
5345 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5346 {
5347         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5348         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5349
5350         physpages = get_num_physpages();
5351         codesize = _etext - _stext;
5352         datasize = _edata - _sdata;
5353         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5354         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5355         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5356         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5357
5358         /*
5359          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5360          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5361          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5362          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5363          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5364          */
5365 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5366         do { \
5367                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5368                         size -= adj; \
5369         } while (0)
5370
5371         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5372                      _sinittext, init_code_size);
5373         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5374         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5375         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5376         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5377
5378 #undef  adj_init_size
5379
5380         printk("Memory: %luK/%luK available "
5381                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5382                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5383 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5384                ", %luK highmem"
5385 #endif
5386                "%s%s)\n",
5387                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5388                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5389                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5390                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5391 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5392                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5393 #endif
5394                str ? ", " : "", str ? str : "");
5395 }
5396
5397 /**
5398  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5399  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5400  *
5401  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5402  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5403  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5404  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5405  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5406  * smaller per-cpu batchsize.
5407  */
5408 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5409 {
5410         dma_reserve = new_dma_reserve;
5411 }
5412
5413 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5414 {
5415         free_area_init_node(0, zones_size,
5416                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5417 }
5418
5419 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5420                                  unsigned long action, void *hcpu)
5421 {
5422         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5423
5424         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5425                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5426                 drain_pages(cpu);
5427
5428                 /*
5429                  * Spill the event counters of the dead processor
5430                  * into the current processors event counters.
5431                  * This artificially elevates the count of the current
5432                  * processor.
5433                  */
5434                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5435
5436                 /*
5437                  * Zero the differential counters of the dead processor
5438                  * so that the vm statistics are consistent.
5439                  *
5440                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5441                  * race with what we are doing.
5442                  */
5443                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5444         }
5445         return NOTIFY_OK;
5446 }
5447
5448 void __init page_alloc_init(void)
5449 {
5450         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5451 }
5452
5453 /*
5454  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5455  *      or min_free_kbytes changes.
5456  */
5457 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5458 {
5459         struct pglist_data *pgdat;
5460         unsigned long reserve_pages = 0;
5461         enum zone_type i, j;
5462
5463         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5464                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5465                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5466                         unsigned long max = 0;
5467
5468                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5469                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5470                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5471                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5472                         }
5473
5474                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5475                         max += high_wmark_pages(zone);
5476
5477                         if (max > zone->managed_pages)
5478                                 max = zone->managed_pages;
5479                         reserve_pages += max;
5480                         /*
5481                          * Lowmem reserves are not available to
5482                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5483                          * kswapd tries to balance zones to their high
5484                          * watermark.  As a result, neither should be
5485                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5486                          * situation where reclaim has to clean pages
5487                          * in order to balance the zones.
5488                          */
5489                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5490                 }
5491         }
5492         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5493         totalreserve_pages = reserve_pages;
5494 }
5495
5496 /*
5497  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5498  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5499  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5500  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5501  */
5502 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5503 {
5504         struct pglist_data *pgdat;
5505         enum zone_type j, idx;
5506
5507         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5508                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5509                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5510                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5511
5512                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5513
5514                         idx = j;
5515                         while (idx) {
5516                                 struct zone *lower_zone;
5517
5518                                 idx--;
5519
5520                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5521                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5522
5523                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5524                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5525                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5526                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5527                         }
5528                 }
5529         }
5530
5531         /* update totalreserve_pages */
5532         calculate_totalreserve_pages();
5533 }
5534
5535 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5536 {
5537         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5538         unsigned long lowmem_pages = 0;
5539         struct zone *zone;
5540         unsigned long flags;
5541
5542         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5543         for_each_zone(zone) {
5544                 if (!is_highmem(zone))
5545                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5546         }
5547
5548         for_each_zone(zone) {
5549                 u64 tmp;
5550
5551                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5552                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5553                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5554                 if (is_highmem(zone)) {
5555                         /*
5556                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5557                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5558                          * value here.
5559                          *
5560                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5561                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5562                          * not be capped for highmem.
5563                          */
5564                         unsigned long min_pages;
5565
5566                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5567                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5568                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5569                 } else {
5570                         /*
5571                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5572                          * proportionate to the zone's size.
5573                          */
5574                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5575                 }
5576
5577                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5578                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5579
5580                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5581                                       high_wmark_pages(zone) -
5582                                       low_wmark_pages(zone) -
5583                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5584
5585                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5586                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5587         }
5588
5589         /* update totalreserve_pages */
5590         calculate_totalreserve_pages();
5591 }
5592
5593 /**
5594  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5595  * or when memory is hot-{added|removed}
5596  *
5597  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5598  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5599  */
5600 void setup_per_zone_wmarks(void)
5601 {
5602         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5603         __setup_per_zone_wmarks();
5604         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5605 }
5606
5607 /*
5608  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5609  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5610  * to be referenced again before it is swapped out.
5611  *
5612  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5613  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5614  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5615  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5616  *
5617  * total     target    max
5618  * memory    ratio     inactive anon
5619  * -------------------------------------
5620  *   10MB       1         5MB
5621  *  100MB       1        50MB
5622  *    1GB       3       250MB
5623  *   10GB      10       0.9GB
5624  *  100GB      31         3GB
5625  *    1TB     101        10GB
5626  *   10TB     320        32GB
5627  */
5628 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5629 {
5630         unsigned int gb, ratio;
5631
5632         /* Zone size in gigabytes */
5633         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5634         if (gb)
5635                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5636         else
5637                 ratio = 1;
5638
5639         zone->inactive_ratio = ratio;
5640 }
5641
5642 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5643 {
5644         struct zone *zone;
5645
5646         for_each_zone(zone)
5647                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5648 }
5649
5650 /*
5651  * Initialise min_free_kbytes.
5652  *
5653  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5654  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5655  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5656  *
5657  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5658  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5659  *
5660  * which yields
5661  *
5662  * 16MB:        512k
5663  * 32MB:        724k
5664  * 64MB:        1024k
5665  * 128MB:       1448k
5666  * 256MB:       2048k
5667  * 512MB:       2896k
5668  * 1024MB:      4096k
5669  * 2048MB:      5792k
5670  * 4096MB:      8192k
5671  * 8192MB:      11584k
5672  * 16384MB:     16384k
5673  */
5674 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5675 {
5676         unsigned long lowmem_kbytes;
5677         int new_min_free_kbytes;
5678
5679         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5680         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5681
5682         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5683                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5684                 if (min_free_kbytes < 128)
5685                         min_free_kbytes = 128;
5686                 if (min_free_kbytes > 65536)
5687                         min_free_kbytes = 65536;
5688         } else {
5689                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5690                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5691         }
5692         setup_per_zone_wmarks();
5693         refresh_zone_stat_thresholds();
5694         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5695         setup_per_zone_inactive_ratio();
5696         return 0;
5697 }
5698 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5699
5700 /*
5701  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5702  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5703  *      changes.
5704  */
5705 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5706         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5707 {
5708         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5709         if (write) {
5710                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5711                 setup_per_zone_wmarks();
5712         }
5713         return 0;
5714 }
5715
5716 #ifdef CONFIG_NUMA
5717 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5718         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5719 {
5720         struct zone *zone;
5721         int rc;
5722
5723         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5724         if (rc)
5725                 return rc;
5726
5727         for_each_zone(zone)
5728                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5729                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5730         return 0;
5731 }
5732
5733 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5734         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5735 {
5736         struct zone *zone;
5737         int rc;
5738
5739         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5740         if (rc)
5741                 return rc;
5742
5743         for_each_zone(zone)
5744                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5745                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5746         return 0;
5747 }
5748 #endif
5749
5750 /*
5751  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5752  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5753  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5754  *
5755  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5756  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5757  * if in function of the boot time zone sizes.
5758  */
5759 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5760         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5761 {
5762         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5763         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5764         return 0;
5765 }
5766
5767 /*
5768  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5769  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5770  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5771  */
5772 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5773         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5774 {
5775         struct zone *zone;
5776         unsigned int cpu;
5777         int ret;
5778
5779         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5780         if (!write || (ret < 0))
5781                 return ret;
5782
5783         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5784         for_each_populated_zone(zone) {
5785                 unsigned long  high;
5786                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5787                 for_each_possible_cpu(cpu)
5788                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5789                                          high);
5790         }
5791         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5792         return 0;
5793 }
5794
5795 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5796
5797 #ifdef CONFIG_NUMA
5798 static int __init set_hashdist(char *str)
5799 {
5800         if (!str)
5801                 return 0;
5802         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5803         return 1;
5804 }
5805 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5806 #endif
5807
5808 /*
5809  * allocate a large system hash table from bootmem
5810  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5811  *   quantity of entries
5812  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5813  */
5814 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5815                                      unsigned long bucketsize,
5816                                      unsigned long numentries,
5817                                      int scale,
5818                                      int flags,
5819                                      unsigned int *_hash_shift,
5820                                      unsigned int *_hash_mask,
5821                                      unsigned long low_limit,
5822                                      unsigned long high_limit)
5823 {
5824         unsigned long long max = high_limit;
5825         unsigned long log2qty, size;
5826         void *table = NULL;
5827
5828         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5829         if (!numentries) {
5830                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5831                 numentries = nr_kernel_pages;
5832
5833                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5834                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5835                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5836
5837                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5838                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5839                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5840                 else
5841                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5842
5843                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5844                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5845                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5846                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5847                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5848                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5849                                 BUG_ON(!numentries);
5850                         }
5851                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5852                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5853         }
5854         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5855
5856         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5857         if (max == 0) {
5858                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5859                 do_div(max, bucketsize);
5860         }
5861         max = min(max, 0x80000000ULL);
5862
5863         if (numentries < low_limit)
5864                 numentries = low_limit;
5865         if (numentries > max)
5866                 numentries = max;
5867
5868         log2qty = ilog2(numentries);
5869
5870         do {
5871                 size = bucketsize << log2qty;
5872                 if (flags & HASH_EARLY)
5873                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5874                 else if (hashdist)
5875                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5876                 else {
5877                         /*
5878                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5879                          * some pages at the end of hash table which
5880                          * alloc_pages_exact() automatically does
5881                          */
5882                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5883                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5884                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5885                         }
5886                 }
5887         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5888
5889         if (!table)
5890                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5891
5892         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5893                tablename,
5894                (1UL << log2qty),
5895                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5896                size);
5897
5898         if (_hash_shift)
5899                 *_hash_shift = log2qty;
5900         if (_hash_mask)
5901                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5902
5903         return table;
5904 }
5905
5906 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5907 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5908                                                         unsigned long pfn)
5909 {
5910 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5911         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5912 #else
5913         return zone->pageblock_flags;
5914 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5915 }
5916
5917 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5918 {
5919 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5920         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5921         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5922 #else
5923         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5924         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5925 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5926 }
5927
5928 /**
5929  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5930  * @page: The page within the block of interest
5931  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5932  * @end_bitidx: The last bit of interest
5933  * returns pageblock_bits flags
5934  */
5935 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5936                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5937 {
5938         struct zone *zone;
5939         unsigned long *bitmap;
5940         unsigned long pfn, bitidx;
5941         unsigned long flags = 0;
5942         unsigned long value = 1;
5943
5944         zone = page_zone(page);
5945         pfn = page_to_pfn(page);
5946         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5947         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5948
5949         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5950                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5951                         flags |= value;
5952
5953         return flags;
5954 }
5955
5956 /**
5957  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5958  * @page: The page within the block of interest
5959  * @start_bitidx: The first bit of interest
5960  * @end_bitidx: The last bit of interest
5961  * @flags: The flags to set
5962  */
5963 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5964                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5965 {
5966         struct zone *zone;
5967         unsigned long *bitmap;
5968         unsigned long pfn, bitidx;
5969         unsigned long value = 1;
5970
5971         zone = page_zone(page);
5972         pfn = page_to_pfn(page);
5973         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5974         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5975         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5976
5977         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5978                 if (flags & value)
5979                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5980                 else
5981                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5982 }
5983
5984 /*
5985  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5986  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5987  *
5988  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5989  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5990  * expect this function should be exact.
5991  */
5992 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5993                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5994 {
5995         unsigned long pfn, iter, found;
5996         int mt;
5997
5998         /*
5999          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6000          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6001          */
6002         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6003                 return false;
6004         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6005         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6006                 return false;
6007
6008         pfn = page_to_pfn(page);
6009         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6010                 unsigned long check = pfn + iter;
6011
6012                 if (!pfn_valid_within(check))
6013                         continue;
6014
6015                 page = pfn_to_page(check);
6016
6017                 /*
6018                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6019                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6020                  * handle each tail page individually in migration.
6021                  */
6022                 if (PageHuge(page)) {
6023                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6024                         continue;
6025                 }
6026
6027                 /*
6028                  * We can't use page_count without pin a page
6029                  * because another CPU can free compound page.
6030                  * This check already skips compound tails of THP
6031                  * because their page->_count is zero at all time.
6032                  */
6033                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6034                         if (PageBuddy(page))
6035                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6036                         continue;
6037                 }
6038
6039                 /*
6040                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6041                  * page_count() is not 0.
6042                  */
6043                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6044                         continue;
6045
6046                 if (!PageLRU(page))
6047                         found++;
6048                 /*
6049                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6050                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6051                  * and it still to be fixed.
6052                  */
6053                 /*
6054                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6055                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6056                  *
6057                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6058                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6059                  * page at boot.
6060                  */
6061                 if (found > count)
6062                         return true;
6063         }
6064         return false;
6065 }
6066
6067 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6068 {
6069         struct zone *zone;
6070         unsigned long pfn;
6071
6072         /*
6073          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6074          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6075          * the zone but still within the section.
6076          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6077          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6078          */
6079         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6080                 return false;
6081
6082         zone = page_zone(page);
6083         pfn = page_to_pfn(page);
6084         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6085                 return false;
6086
6087         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6088 }
6089
6090 #ifdef CONFIG_CMA
6091
6092 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6093 {
6094         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6095                              pageblock_nr_pages) - 1);
6096 }
6097
6098 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6099 {
6100         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6101                                 pageblock_nr_pages));
6102 }
6103
6104 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6105 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6106                                         unsigned long start, unsigned long end)
6107 {
6108         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6109         unsigned long nr_reclaimed;
6110         unsigned long pfn = start;
6111         unsigned int tries = 0;
6112         int ret = 0;
6113
6114         migrate_prep();
6115
6116         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6117                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6118                         ret = -EINTR;
6119                         break;
6120                 }
6121
6122                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6123                         cc->nr_migratepages = 0;
6124                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6125                                                          pfn, end, true);
6126                         if (!pfn) {
6127                                 ret = -EINTR;
6128                                 break;
6129                         }
6130                         tries = 0;
6131                 } else if (++tries == 5) {
6132                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6133                         break;
6134                 }
6135
6136                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6137                                                         &cc->migratepages);
6138                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6139
6140                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6141                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6142         }
6143         if (ret < 0) {
6144                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6145                 return ret;
6146         }
6147         return 0;
6148 }
6149
6150 /**
6151  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6152  * @start:      start PFN to allocate
6153  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6154  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6155  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6156  *                      in range must have the same migratetype and it must
6157  *                      be either of the two.
6158  *
6159  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6160  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6161  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6162  * pages fall in.
6163  *
6164  * The PFN range must belong to a single zone.
6165  *
6166  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6167  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6168  * need to be freed with free_contig_range().
6169  */
6170 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6171                        unsigned migratetype)
6172 {
6173         unsigned long outer_start, outer_end;
6174         int ret = 0, order;
6175
6176         struct compact_control cc = {
6177                 .nr_migratepages = 0,
6178                 .order = -1,
6179                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6180                 .sync = true,
6181                 .ignore_skip_hint = true,
6182         };
6183         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6184
6185         /*
6186          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6187          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6188          * have different sizes, and due to the way page allocator
6189          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6190          * that page allocator won't try to merge buddies from
6191          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6192          * other migration type.
6193          *
6194          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6195          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6196          * we are interested in).  This will put all the pages in
6197          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6198          *
6199          * When this is done, we take the pages in range from page
6200          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6201          * page allocator will never consider using them.
6202          *
6203          * This lets us mark the pageblocks back as
6204          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6205          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6206          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6207          */
6208
6209         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6210                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6211                                        false);
6212         if (ret)
6213                 return ret;
6214
6215         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6216         if (ret)
6217                 goto done;
6218
6219         /*
6220          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6221          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6222          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6223          * What we are going to do is to allocate all pages from
6224          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6225          *
6226          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6227          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6228          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6229          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6230          * once this is done free the pages we are not interested in.
6231          *
6232          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6233          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6234          */
6235
6236         lru_add_drain_all();
6237         drain_all_pages();
6238
6239         order = 0;
6240         outer_start = start;
6241         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6242                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6243                         ret = -EBUSY;
6244                         goto done;
6245                 }
6246                 outer_start &= ~0UL << order;
6247         }
6248
6249         /* Make sure the range is really isolated. */
6250         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6251                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6252                        outer_start, end);
6253                 ret = -EBUSY;
6254                 goto done;
6255         }
6256
6257
6258         /* Grab isolated pages from freelists. */
6259         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6260         if (!outer_end) {
6261                 ret = -EBUSY;
6262                 goto done;
6263         }
6264
6265         /* Free head and tail (if any) */
6266         if (start != outer_start)
6267                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6268         if (end != outer_end)
6269                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6270
6271 done:
6272         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6273                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6274         return ret;
6275 }
6276
6277 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6278 {
6279         unsigned int count = 0;
6280
6281         for (; nr_pages--; pfn++) {
6282                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6283
6284                 count += page_count(page) != 1;
6285                 __free_page(page);
6286         }
6287         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6288 }
6289 #endif
6290
6291 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6292 /*
6293  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6294  * page high values need to be recalulated.
6295  */
6296 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6297 {
6298         unsigned cpu;
6299         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6300         for_each_possible_cpu(cpu)
6301                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6302                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6303         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6304 }
6305 #endif
6306
6307 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6308 {
6309         unsigned long flags;
6310         int cpu;
6311         struct per_cpu_pageset *pset;
6312
6313         /* avoid races with drain_pages()  */
6314         local_irq_save(flags);
6315         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6316                 for_each_online_cpu(cpu) {
6317                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6318                         drain_zonestat(zone, pset);
6319                 }
6320                 free_percpu(zone->pageset);
6321                 zone->pageset = &boot_pageset;
6322         }
6323         local_irq_restore(flags);
6324 }
6325
6326 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6327 /*
6328  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6329  */
6330 void
6331 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6332 {
6333         struct page *page;
6334         struct zone *zone;
6335         int order, i;
6336         unsigned long pfn;
6337         unsigned long flags;
6338         /* find the first valid pfn */
6339         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6340                 if (pfn_valid(pfn))
6341                         break;
6342         if (pfn == end_pfn)
6343                 return;
6344         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6345         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6346         pfn = start_pfn;
6347         while (pfn < end_pfn) {
6348                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6349                         pfn++;
6350                         continue;
6351                 }
6352                 page = pfn_to_page(pfn);
6353                 /*
6354                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6355                  * page_count() is not 0.
6356                  */
6357                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6358                         pfn++;
6359                         SetPageReserved(page);
6360                         continue;
6361                 }
6362
6363                 BUG_ON(page_count(page));
6364                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6365                 order = page_order(page);
6366 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6367                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6368                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6369 #endif
6370                 list_del(&page->lru);
6371                 rmv_page_order(page);
6372                 zone->free_area[order].nr_free--;
6373                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6374                         SetPageReserved((page+i));
6375                 pfn += (1 << order);
6376         }
6377         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6378 }
6379 #endif
6380
6381 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6382 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6383 {
6384         struct zone *zone = page_zone(page);
6385         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6386         unsigned long flags;
6387         int order;
6388
6389         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6390         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6391                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6392
6393                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6394                         break;
6395         }
6396         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6397
6398         return order < MAX_ORDER;
6399 }
6400 #endif
6401
6402 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6403         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6404         {1UL << PG_error,               "error"         },
6405         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6406         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6407         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6408         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6409         {1UL << PG_active,              "active"        },
6410         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6411         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6412         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6413         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6414         {1UL << PG_private,             "private"       },
6415         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6416         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6417 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6418         {1UL << PG_head,                "head"          },
6419         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6420 #else
6421         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6422 #endif
6423         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6424         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6425         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6426         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6427         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6428 #ifdef CONFIG_MMU
6429         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6430 #endif
6431 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6432         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6433 #endif
6434 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6435         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6436 #endif
6437 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6438         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6439 #endif
6440 };
6441
6442 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6443 {
6444         const char *delim = "";
6445         unsigned long mask;
6446         int i;
6447
6448         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6449
6450         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6451
6452         /* remove zone id */
6453         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6454
6455         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6456
6457                 mask = pageflag_names[i].mask;
6458                 if ((flags & mask) != mask)
6459                         continue;
6460
6461                 flags &= ~mask;
6462                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6463                 delim = "|";
6464         }
6465
6466         /* check for left over flags */
6467         if (flags)
6468                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6469
6470         printk(")\n");
6471 }
6472
6473 void dump_page(struct page *page)
6474 {
6475         printk(KERN_ALERT
6476                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6477                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6478                 page->mapping, page->index);
6479         dump_page_flags(page->flags);
6480         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6481 }