topology: add support for node_to_mem_node() to determine the fallback node
[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 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 /*
116  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
117  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
118  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
119  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
120  */
121 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
122
123 int percpu_pagelist_fraction;
124 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
125
126 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
127 /*
128  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
129  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
130  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
131  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
132  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
133  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
134  */
135
136 static gfp_t saved_gfp_mask;
137
138 void pm_restore_gfp_mask(void)
139 {
140         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
141         if (saved_gfp_mask) {
142                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
143                 saved_gfp_mask = 0;
144         }
145 }
146
147 void pm_restrict_gfp_mask(void)
148 {
149         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
150         WARN_ON(saved_gfp_mask);
151         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
152         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
153 }
154
155 bool pm_suspended_storage(void)
156 {
157         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
158                 return false;
159         return true;
160 }
161 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
162
163 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
164 int pageblock_order __read_mostly;
165 #endif
166
167 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
168
169 /*
170  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
171  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
172  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
173  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
174  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
175  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
176  *
177  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
178  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
179  */
180 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          256,
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
188          32,
189 #endif
190          32,
191 };
192
193 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
194
195 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          "DMA",
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          "DMA32",
201 #endif
202          "Normal",
203 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
204          "HighMem",
205 #endif
206          "Movable",
207 };
208
209 int min_free_kbytes = 1024;
210 int user_min_free_kbytes = -1;
211
212 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
213 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
214 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
215
216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
220 static unsigned long __initdata required_movablecore;
221 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
222
223 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
224 int movable_zone;
225 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
227
228 #if MAX_NUMNODES > 1
229 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
230 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
231 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
232 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
233 #endif
234
235 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
236
237 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
238 {
239         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
240                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
241                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
242
243         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
244                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
245 }
246
247 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
248
249 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
250 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
251 {
252         int ret = 0;
253         unsigned seq;
254         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
255         unsigned long sp, start_pfn;
256
257         do {
258                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
259                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
260                 sp = zone->spanned_pages;
261                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
262                         ret = 1;
263         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
264
265         if (ret)
266                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
267                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
268                         start_pfn, start_pfn + sp);
269
270         return ret;
271 }
272
273 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
276                 return 0;
277         if (zone != page_zone(page))
278                 return 0;
279
280         return 1;
281 }
282 /*
283  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
284  */
285 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
286 {
287         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
288                 return 1;
289         if (!page_is_consistent(zone, page))
290                 return 1;
291
292         return 0;
293 }
294 #else
295 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
296 {
297         return 0;
298 }
299 #endif
300
301 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
302                 unsigned long bad_flags)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
354  * pointing at the head page.
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 set_page_count(p, 0);
377                 p->first_page = page;
378                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
379                 smp_wmb();
380                 __SetPageTail(p);
381         }
382 }
383
384 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
385 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
386 {
387         int i;
388         int nr_pages = 1 << order;
389         int bad = 0;
390
391         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
392                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
393                 bad++;
394         }
395
396         __ClearPageHead(page);
397
398         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
399                 struct page *p = page + i;
400
401                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
402                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
403                         bad++;
404                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
405                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
406                         bad++;
407                 }
408                 __ClearPageTail(p);
409         }
410
411         return bad;
412 }
413
414 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
415                                                         gfp_t gfp_flags)
416 {
417         int i;
418
419         /*
420          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
421          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
422          */
423         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
424         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
425                 clear_highpage(page + i);
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
429 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
430
431 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
432 {
433         unsigned long res;
434
435         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
436                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
437                 return 0;
438         }
439         _debug_guardpage_minorder = res;
440         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
441         return 0;
442 }
443 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
444
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449
450 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
451 {
452         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
453 }
454 #else
455 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
456 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
457 #endif
458
459 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
460 {
461         set_page_private(page, order);
462         __SetPageBuddy(page);
463 }
464
465 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
466 {
467         __ClearPageBuddy(page);
468         set_page_private(page, 0);
469 }
470
471 /*
472  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
473  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
474  *
475  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
476  * the following equation:
477  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
478  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
479  * 1 buddy is #10:
480  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
481  *
482  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
483  * satisfies the following equation:
484  *     P = B & ~(1 << O)
485  *
486  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
487  */
488 static inline unsigned long
489 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
490 {
491         return page_idx ^ (1 << order);
492 }
493
494 /*
495  * This function checks whether a page is free && is the buddy
496  * we can do coalesce a page and its buddy if
497  * (a) the buddy is not in a hole &&
498  * (b) the buddy is in the buddy system &&
499  * (c) a page and its buddy have the same order &&
500  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
501  *
502  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
503  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
504  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
505  * serialized by zone->lock.
506  *
507  * For recording page's order, we use page_private(page).
508  */
509 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
510                                                         unsigned int order)
511 {
512         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
513                 return 0;
514
515         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
516                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
517
518                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
519                         return 0;
520
521                 return 1;
522         }
523
524         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
525                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
526
527                 /*
528                  * zone check is done late to avoid uselessly
529                  * calculating zone/node ids for pages that could
530                  * never merge.
531                  */
532                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
533                         return 0;
534
535                 return 1;
536         }
537         return 0;
538 }
539
540 /*
541  * Freeing function for a buddy system allocator.
542  *
543  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
544  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
545  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
546  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
547  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
548  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
549  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
550  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
551  * parts of the VM system.
552  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
553  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
554  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
555  * field.
556  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
557  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
558  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
559  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
560  * triggers coalescing into a block of larger size.
561  *
562  * -- nyc
563  */
564
565 static inline void __free_one_page(struct page *page,
566                 unsigned long pfn,
567                 struct zone *zone, unsigned int order,
568                 int migratetype)
569 {
570         unsigned long page_idx;
571         unsigned long combined_idx;
572         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
573         struct page *buddy;
574
575         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
576
577         if (unlikely(PageCompound(page)))
578                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
579                         return;
580
581         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
582
583         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
584
585         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
586         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
587
588         while (order < MAX_ORDER-1) {
589                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
590                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
591                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
592                         break;
593                 /*
594                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
595                  * merge with it and move up one order.
596                  */
597                 if (page_is_guard(buddy)) {
598                         clear_page_guard_flag(buddy);
599                         set_page_private(page, 0);
600                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
601                                                   migratetype);
602                 } else {
603                         list_del(&buddy->lru);
604                         zone->free_area[order].nr_free--;
605                         rmv_page_order(buddy);
606                 }
607                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
608                 page = page + (combined_idx - page_idx);
609                 page_idx = combined_idx;
610                 order++;
611         }
612         set_page_order(page, order);
613
614         /*
615          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
616          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
617          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
618          * that is happening, add the free page to the tail of the list
619          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
620          * as a higher order page
621          */
622         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
623                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
624                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
625                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
626                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
627                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
628                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
629                         list_add_tail(&page->lru,
630                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
631                         goto out;
632                 }
633         }
634
635         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
636 out:
637         zone->free_area[order].nr_free++;
638 }
639
640 static inline int free_pages_check(struct page *page)
641 {
642         const char *bad_reason = NULL;
643         unsigned long bad_flags = 0;
644
645         if (unlikely(page_mapcount(page)))
646                 bad_reason = "nonzero mapcount";
647         if (unlikely(page->mapping != NULL))
648                 bad_reason = "non-NULL mapping";
649         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
650                 bad_reason = "nonzero _count";
651         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
652                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
653                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
654         }
655         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
656                 bad_reason = "cgroup check failed";
657         if (unlikely(bad_reason)) {
658                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
659                 return 1;
660         }
661         page_cpupid_reset_last(page);
662         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
663                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
664         return 0;
665 }
666
667 /*
668  * Frees a number of pages from the PCP lists
669  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
670  * count is the number of pages to free.
671  *
672  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
673  * see if this freeing clears that state.
674  *
675  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
676  * pinned" detection logic.
677  */
678 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
679                                         struct per_cpu_pages *pcp)
680 {
681         int migratetype = 0;
682         int batch_free = 0;
683         int to_free = count;
684         unsigned long nr_scanned;
685
686         spin_lock(&zone->lock);
687         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
688         if (nr_scanned)
689                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
690
691         while (to_free) {
692                 struct page *page;
693                 struct list_head *list;
694
695                 /*
696                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
697                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
698                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
699                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
700                  * lists
701                  */
702                 do {
703                         batch_free++;
704                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
705                                 migratetype = 0;
706                         list = &pcp->lists[migratetype];
707                 } while (list_empty(list));
708
709                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
710                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
711                         batch_free = to_free;
712
713                 do {
714                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
715
716                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
717                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
718                         list_del(&page->lru);
719                         mt = get_freepage_migratetype(page);
720                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
721                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
722                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
723                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
724                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
725                                 if (is_migrate_cma(mt))
726                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
727                         }
728                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
729         }
730         spin_unlock(&zone->lock);
731 }
732
733 static void free_one_page(struct zone *zone,
734                                 struct page *page, unsigned long pfn,
735                                 unsigned int order,
736                                 int migratetype)
737 {
738         unsigned long nr_scanned;
739         spin_lock(&zone->lock);
740         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
741         if (nr_scanned)
742                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
743
744         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
745         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
746                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
747         spin_unlock(&zone->lock);
748 }
749
750 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
751 {
752         int i;
753         int bad = 0;
754
755         trace_mm_page_free(page, order);
756         kmemcheck_free_shadow(page, order);
757
758         if (PageAnon(page))
759                 page->mapping = NULL;
760         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
761                 bad += free_pages_check(page + i);
762         if (bad)
763                 return false;
764
765         if (!PageHighMem(page)) {
766                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
767                                            PAGE_SIZE << order);
768                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
769                                            PAGE_SIZE << order);
770         }
771         arch_free_page(page, order);
772         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
773
774         return true;
775 }
776
777 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
778 {
779         unsigned long flags;
780         int migratetype;
781         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
782
783         if (!free_pages_prepare(page, order))
784                 return;
785
786         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
787         local_irq_save(flags);
788         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
789         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
790         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
791         local_irq_restore(flags);
792 }
793
794 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
795 {
796         unsigned int nr_pages = 1 << order;
797         struct page *p = page;
798         unsigned int loop;
799
800         prefetchw(p);
801         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
802                 prefetchw(p + 1);
803                 __ClearPageReserved(p);
804                 set_page_count(p, 0);
805         }
806         __ClearPageReserved(p);
807         set_page_count(p, 0);
808
809         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
810         set_page_refcounted(page);
811         __free_pages(page, order);
812 }
813
814 #ifdef CONFIG_CMA
815 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
816 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
817 {
818         unsigned i = pageblock_nr_pages;
819         struct page *p = page;
820
821         do {
822                 __ClearPageReserved(p);
823                 set_page_count(p, 0);
824         } while (++p, --i);
825
826         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
827
828         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
829                 i = pageblock_nr_pages;
830                 p = page;
831                 do {
832                         set_page_refcounted(p);
833                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
834                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
835                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
836         } else {
837                 set_page_refcounted(page);
838                 __free_pages(page, pageblock_order);
839         }
840
841         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
842 }
843 #endif
844
845 /*
846  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
847  * Please do not alter this order without good reasons and regression
848  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
849  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
850  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
851  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
852  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
853  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
854  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
855  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
856  *
857  * -- nyc
858  */
859 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
860         int low, int high, struct free_area *area,
861         int migratetype)
862 {
863         unsigned long size = 1 << high;
864
865         while (high > low) {
866                 area--;
867                 high--;
868                 size >>= 1;
869                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
870
871 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
872                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
873                         /*
874                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
875                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
876                          * Corresponding page table entries will not be touched,
877                          * pages will stay not present in virtual address space
878                          */
879                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
880                         set_page_guard_flag(&page[size]);
881                         set_page_private(&page[size], high);
882                         /* Guard pages are not available for any usage */
883                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
884                                                   migratetype);
885                         continue;
886                 }
887 #endif
888                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
889                 area->nr_free++;
890                 set_page_order(&page[size], high);
891         }
892 }
893
894 /*
895  * This page is about to be returned from the page allocator
896  */
897 static inline int check_new_page(struct page *page)
898 {
899         const char *bad_reason = NULL;
900         unsigned long bad_flags = 0;
901
902         if (unlikely(page_mapcount(page)))
903                 bad_reason = "nonzero mapcount";
904         if (unlikely(page->mapping != NULL))
905                 bad_reason = "non-NULL mapping";
906         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
907                 bad_reason = "nonzero _count";
908         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
909                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
910                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
911         }
912         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
913                 bad_reason = "cgroup check failed";
914         if (unlikely(bad_reason)) {
915                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
916                 return 1;
917         }
918         return 0;
919 }
920
921 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
922 {
923         int i;
924
925         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
926                 struct page *p = page + i;
927                 if (unlikely(check_new_page(p)))
928                         return 1;
929         }
930
931         set_page_private(page, 0);
932         set_page_refcounted(page);
933
934         arch_alloc_page(page, order);
935         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
936
937         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
938                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
939
940         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
941                 prep_compound_page(page, order);
942
943         return 0;
944 }
945
946 /*
947  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
948  * the smallest available page from the freelists
949  */
950 static inline
951 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
952                                                 int migratetype)
953 {
954         unsigned int current_order;
955         struct free_area *area;
956         struct page *page;
957
958         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
959         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
960                 area = &(zone->free_area[current_order]);
961                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
962                         continue;
963
964                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
965                                                         struct page, lru);
966                 list_del(&page->lru);
967                 rmv_page_order(page);
968                 area->nr_free--;
969                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 return page;
972         }
973
974         return NULL;
975 }
976
977
978 /*
979  * This array describes the order lists are fallen back to when
980  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
981  */
982 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
983         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
984         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
985 #ifdef CONFIG_CMA
986         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
987         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
988 #else
989         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
990 #endif
991         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
992 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
993         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
994 #endif
995 };
996
997 /*
998  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
999  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1000  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1001  */
1002 int move_freepages(struct zone *zone,
1003                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1004                           int migratetype)
1005 {
1006         struct page *page;
1007         unsigned long order;
1008         int pages_moved = 0;
1009
1010 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1011         /*
1012          * page_zone is not safe to call in this context when
1013          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1014          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1015          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1016          * grouping pages by mobility
1017          */
1018         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1019 #endif
1020
1021         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1022                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1023                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1024
1025                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1026                         page++;
1027                         continue;
1028                 }
1029
1030                 if (!PageBuddy(page)) {
1031                         page++;
1032                         continue;
1033                 }
1034
1035                 order = page_order(page);
1036                 list_move(&page->lru,
1037                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1038                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1039                 page += 1 << order;
1040                 pages_moved += 1 << order;
1041         }
1042
1043         return pages_moved;
1044 }
1045
1046 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1047                                 int migratetype)
1048 {
1049         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1050         struct page *start_page, *end_page;
1051
1052         start_pfn = page_to_pfn(page);
1053         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1054         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1055         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1056         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1057
1058         /* Do not cross zone boundaries */
1059         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1060                 start_page = page;
1061         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1062                 return 0;
1063
1064         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1065 }
1066
1067 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1068                                         int start_order, int migratetype)
1069 {
1070         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1071
1072         while (nr_pageblocks--) {
1073                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1074                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1075         }
1076 }
1077
1078 /*
1079  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1080  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1081  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1082  *
1083  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1084  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1085  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1086  *
1087  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1088  * if it was unchanged).
1089  */
1090 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1091                                   int start_type, int fallback_type)
1092 {
1093         int current_order = page_order(page);
1094
1095         /*
1096          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1097          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1098          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1099          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1100          */
1101         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1102                 return fallback_type;
1103
1104         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1105         if (current_order >= pageblock_order) {
1106                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1107                 return start_type;
1108         }
1109
1110         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1111             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1112             page_group_by_mobility_disabled) {
1113                 int pages;
1114
1115                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1116
1117                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1118                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1119                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1120
1121                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1122                         return start_type;
1123                 }
1124
1125         }
1126
1127         return fallback_type;
1128 }
1129
1130 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1131 static inline struct page *
1132 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1133 {
1134         struct free_area *area;
1135         unsigned int current_order;
1136         struct page *page;
1137         int migratetype, new_type, i;
1138
1139         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1140         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1141                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1142                                 --current_order) {
1143                 for (i = 0;; i++) {
1144                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1145
1146                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1147                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1148                                 break;
1149
1150                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1151                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1152                                 continue;
1153
1154                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1155                                         struct page, lru);
1156                         area->nr_free--;
1157
1158                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1159                                                           start_migratetype,
1160                                                           migratetype);
1161
1162                         /* Remove the page from the freelists */
1163                         list_del(&page->lru);
1164                         rmv_page_order(page);
1165
1166                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1167                                new_type);
1168                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1169                          * migratetype depending on the decisions in
1170                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1171                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1172                          */
1173                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1174
1175                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1176                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1177
1178                         return page;
1179                 }
1180         }
1181
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 /*
1186  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1187  * Call me with the zone->lock already held.
1188  */
1189 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1190                                                 int migratetype)
1191 {
1192         struct page *page;
1193
1194 retry_reserve:
1195         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1196
1197         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1198                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1199
1200                 /*
1201                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1202                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1203                  * and we want just one call site
1204                  */
1205                 if (!page) {
1206                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1207                         goto retry_reserve;
1208                 }
1209         }
1210
1211         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1212         return page;
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1217  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1218  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1219  */
1220 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1221                         unsigned long count, struct list_head *list,
1222                         int migratetype, bool cold)
1223 {
1224         int i;
1225
1226         spin_lock(&zone->lock);
1227         for (i = 0; i < count; ++i) {
1228                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1229                 if (unlikely(page == NULL))
1230                         break;
1231
1232                 /*
1233                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1234                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1235                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1236                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1237                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1238                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1239                  * properly.
1240                  */
1241                 if (likely(!cold))
1242                         list_add(&page->lru, list);
1243                 else
1244                         list_add_tail(&page->lru, list);
1245                 list = &page->lru;
1246                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1247                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1248                                               -(1 << order));
1249         }
1250         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1251         spin_unlock(&zone->lock);
1252         return i;
1253 }
1254
1255 #ifdef CONFIG_NUMA
1256 /*
1257  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1258  * currently executing processor on remote nodes after they have
1259  * expired.
1260  *
1261  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1262  * a single processor.
1263  */
1264 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1265 {
1266         unsigned long flags;
1267         int to_drain, batch;
1268
1269         local_irq_save(flags);
1270         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1271         to_drain = min(pcp->count, batch);
1272         if (to_drain > 0) {
1273                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1274                 pcp->count -= to_drain;
1275         }
1276         local_irq_restore(flags);
1277 }
1278 #endif
1279
1280 /*
1281  * Drain pages of the indicated processor.
1282  *
1283  * The processor must either be the current processor and the
1284  * thread pinned to the current processor or a processor that
1285  * is not online.
1286  */
1287 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1288 {
1289         unsigned long flags;
1290         struct zone *zone;
1291
1292         for_each_populated_zone(zone) {
1293                 struct per_cpu_pageset *pset;
1294                 struct per_cpu_pages *pcp;
1295
1296                 local_irq_save(flags);
1297                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1298
1299                 pcp = &pset->pcp;
1300                 if (pcp->count) {
1301                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1302                         pcp->count = 0;
1303                 }
1304                 local_irq_restore(flags);
1305         }
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1310  */
1311 void drain_local_pages(void *arg)
1312 {
1313         drain_pages(smp_processor_id());
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1318  *
1319  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1320  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1321  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1322  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1323  * before the call to on_each_cpu_mask().
1324  */
1325 void drain_all_pages(void)
1326 {
1327         int cpu;
1328         struct per_cpu_pageset *pcp;
1329         struct zone *zone;
1330
1331         /*
1332          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1333          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1334          */
1335         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1336
1337         /*
1338          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1339          * as offline notification will cause the notified
1340          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1341          * disables preemption as part of its processing
1342          */
1343         for_each_online_cpu(cpu) {
1344                 bool has_pcps = false;
1345                 for_each_populated_zone(zone) {
1346                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1347                         if (pcp->pcp.count) {
1348                                 has_pcps = true;
1349                                 break;
1350                         }
1351                 }
1352                 if (has_pcps)
1353                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1354                 else
1355                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1356         }
1357         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1358 }
1359
1360 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1361
1362 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1363 {
1364         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1365         unsigned long flags;
1366         unsigned int order, t;
1367         struct list_head *curr;
1368
1369         if (zone_is_empty(zone))
1370                 return;
1371
1372         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1373
1374         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1375         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1376                 if (pfn_valid(pfn)) {
1377                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1378
1379                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1380                                 swsusp_unset_page_free(page);
1381                 }
1382
1383         for_each_migratetype_order(order, t) {
1384                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1385                         unsigned long i;
1386
1387                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1388                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1389                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1390                 }
1391         }
1392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1393 }
1394 #endif /* CONFIG_PM */
1395
1396 /*
1397  * Free a 0-order page
1398  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1399  */
1400 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1401 {
1402         struct zone *zone = page_zone(page);
1403         struct per_cpu_pages *pcp;
1404         unsigned long flags;
1405         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1406         int migratetype;
1407
1408         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1409                 return;
1410
1411         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1412         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1413         local_irq_save(flags);
1414         __count_vm_event(PGFREE);
1415
1416         /*
1417          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1418          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1419          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1420          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1421          * excessively into the page allocator
1422          */
1423         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1424                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1425                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1426                         goto out;
1427                 }
1428                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1429         }
1430
1431         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1432         if (!cold)
1433                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1434         else
1435                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1436         pcp->count++;
1437         if (pcp->count >= pcp->high) {
1438                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1439                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1440                 pcp->count -= batch;
1441         }
1442
1443 out:
1444         local_irq_restore(flags);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Free a list of 0-order pages
1449  */
1450 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1451 {
1452         struct page *page, *next;
1453
1454         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1455                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1456                 free_hot_cold_page(page, cold);
1457         }
1458 }
1459
1460 /*
1461  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1462  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1463  * Each sub-page must be freed individually.
1464  *
1465  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1466  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1467  */
1468 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1469 {
1470         int i;
1471
1472         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1473         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1474
1475 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1476         /*
1477          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1478          * otherwise free the whole shadow.
1479          */
1480         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1481                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1482 #endif
1483
1484         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1485                 set_page_refcounted(page + i);
1486 }
1487 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1488
1489 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1490 {
1491         unsigned long watermark;
1492         struct zone *zone;
1493         int mt;
1494
1495         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1496
1497         zone = page_zone(page);
1498         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1499
1500         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1501                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1502                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1503                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1504                         return 0;
1505
1506                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1507         }
1508
1509         /* Remove page from free list */
1510         list_del(&page->lru);
1511         zone->free_area[order].nr_free--;
1512         rmv_page_order(page);
1513
1514         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1515         if (order >= pageblock_order - 1) {
1516                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1517                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1518                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1519                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1520                                 set_pageblock_migratetype(page,
1521                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1522                 }
1523         }
1524
1525         return 1UL << order;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1530  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1531  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1532  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1533  * are enabled.
1534  *
1535  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1536  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1537  */
1538 int split_free_page(struct page *page)
1539 {
1540         unsigned int order;
1541         int nr_pages;
1542
1543         order = page_order(page);
1544
1545         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1546         if (!nr_pages)
1547                 return 0;
1548
1549         /* Split into individual pages */
1550         set_page_refcounted(page);
1551         split_page(page, order);
1552         return nr_pages;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1557  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1558  * or two.
1559  */
1560 static inline
1561 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1562                         struct zone *zone, unsigned int order,
1563                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1564 {
1565         unsigned long flags;
1566         struct page *page;
1567         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1568
1569 again:
1570         if (likely(order == 0)) {
1571                 struct per_cpu_pages *pcp;
1572                 struct list_head *list;
1573
1574                 local_irq_save(flags);
1575                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1576                 list = &pcp->lists[migratetype];
1577                 if (list_empty(list)) {
1578                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1579                                         pcp->batch, list,
1580                                         migratetype, cold);
1581                         if (unlikely(list_empty(list)))
1582                                 goto failed;
1583                 }
1584
1585                 if (cold)
1586                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1587                 else
1588                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1589
1590                 list_del(&page->lru);
1591                 pcp->count--;
1592         } else {
1593                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1594                         /*
1595                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1596                          *
1597                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1598                          * properly detect and handle allocation failures.
1599                          *
1600                          * We most definitely don't want callers attempting to
1601                          * allocate greater than order-1 page units with
1602                          * __GFP_NOFAIL.
1603                          */
1604                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1605                 }
1606                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1607                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1608                 spin_unlock(&zone->lock);
1609                 if (!page)
1610                         goto failed;
1611                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1612                                           get_freepage_migratetype(page));
1613         }
1614
1615         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1616         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1617             !zone_is_fair_depleted(zone))
1618                 zone_set_flag(zone, ZONE_FAIR_DEPLETED);
1619
1620         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1621         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1622         local_irq_restore(flags);
1623
1624         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1625         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1626                 goto again;
1627         return page;
1628
1629 failed:
1630         local_irq_restore(flags);
1631         return NULL;
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1635
1636 static struct {
1637         struct fault_attr attr;
1638
1639         u32 ignore_gfp_highmem;
1640         u32 ignore_gfp_wait;
1641         u32 min_order;
1642 } fail_page_alloc = {
1643         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1644         .ignore_gfp_wait = 1,
1645         .ignore_gfp_highmem = 1,
1646         .min_order = 1,
1647 };
1648
1649 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1650 {
1651         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1652 }
1653 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1654
1655 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1656 {
1657         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1658                 return false;
1659         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1660                 return false;
1661         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1662                 return false;
1663         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1664                 return false;
1665
1666         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1667 }
1668
1669 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1670
1671 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1672 {
1673         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1674         struct dentry *dir;
1675
1676         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1677                                         &fail_page_alloc.attr);
1678         if (IS_ERR(dir))
1679                 return PTR_ERR(dir);
1680
1681         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1682                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1683                 goto fail;
1684         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1685                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1686                 goto fail;
1687         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1688                                 &fail_page_alloc.min_order))
1689                 goto fail;
1690
1691         return 0;
1692 fail:
1693         debugfs_remove_recursive(dir);
1694
1695         return -ENOMEM;
1696 }
1697
1698 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1699
1700 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1701
1702 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1703
1704 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1705 {
1706         return false;
1707 }
1708
1709 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1710
1711 /*
1712  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1713  * of the allocation.
1714  */
1715 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1716                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1717                         long free_pages)
1718 {
1719         /* free_pages my go negative - that's OK */
1720         long min = mark;
1721         int o;
1722         long free_cma = 0;
1723
1724         free_pages -= (1 << order) - 1;
1725         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1726                 min -= min / 2;
1727         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1728                 min -= min / 4;
1729 #ifdef CONFIG_CMA
1730         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1731         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1732                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1733 #endif
1734
1735         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1736                 return false;
1737         for (o = 0; o < order; o++) {
1738                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1739                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1740
1741                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1742                 min >>= 1;
1743
1744                 if (free_pages <= min)
1745                         return false;
1746         }
1747         return true;
1748 }
1749
1750 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1751                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1752 {
1753         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1754                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1755 }
1756
1757 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1758                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1759 {
1760         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1761
1762         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1763                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1764
1765         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1766                                                                 free_pages);
1767 }
1768
1769 #ifdef CONFIG_NUMA
1770 /*
1771  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1772  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1773  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1774  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1775  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1776  *
1777  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1778  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1779  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1780  *
1781  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1782  * nothing and returns NULL.
1783  *
1784  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1785  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1786  *
1787  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1788  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1789  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1790  * quickly as we can.
1791  */
1792 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return NULL;
1800
1801         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1802                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1803                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1804         }
1805
1806         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1807                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1808                                         &node_states[N_MEMORY];
1809         return allowednodes;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1814  * if it is worth looking at further for free memory:
1815  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1816  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1817  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1818  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1819  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1820  * else return false (zero) if it is not.
1821  *
1822  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1823  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1824  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1825  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1826  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1827  * into the second scan of the zonelist.
1828  *
1829  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1830  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1831  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1832  * unturned looking for a free page.
1833  */
1834 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1835                                                 nodemask_t *allowednodes)
1836 {
1837         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1838         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1839         int n;                          /* node that zone *z is on */
1840
1841         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1842         if (!zlc)
1843                 return 1;
1844
1845         i = z - zonelist->_zonerefs;
1846         n = zlc->z_to_n[i];
1847
1848         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1849         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1854  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1855  * from that zone don't waste time re-examining it.
1856  */
1857 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1858 {
1859         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1860         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1861
1862         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1863         if (!zlc)
1864                 return;
1865
1866         i = z - zonelist->_zonerefs;
1867
1868         set_bit(i, zlc->fullzones);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1873  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1874  */
1875 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1876 {
1877         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1878
1879         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1880         if (!zlc)
1881                 return;
1882
1883         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1884 }
1885
1886 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1887 {
1888         return local_zone->node == zone->node;
1889 }
1890
1891 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1892 {
1893         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1894                                 RECLAIM_DISTANCE;
1895 }
1896
1897 #else   /* CONFIG_NUMA */
1898
1899 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1900 {
1901         return NULL;
1902 }
1903
1904 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1905                                 nodemask_t *allowednodes)
1906 {
1907         return 1;
1908 }
1909
1910 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1911 {
1912 }
1913
1914 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1915 {
1916 }
1917
1918 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1919 {
1920         return true;
1921 }
1922
1923 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1924 {
1925         return true;
1926 }
1927
1928 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1929
1930 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1931 {
1932         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1933
1934         do {
1935                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1936                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1937                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1938                 zone_clear_flag(zone, ZONE_FAIR_DEPLETED);
1939         } while (zone++ != preferred_zone);
1940 }
1941
1942 /*
1943  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1944  * a page.
1945  */
1946 static struct page *
1947 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1948                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1949                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1950 {
1951         struct zoneref *z;
1952         struct page *page = NULL;
1953         struct zone *zone;
1954         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1955         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1956         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1957         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1958                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1959         int nr_fair_skipped = 0;
1960         bool zonelist_rescan;
1961
1962 zonelist_scan:
1963         zonelist_rescan = false;
1964
1965         /*
1966          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1967          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1968          */
1969         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1970                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1971                 unsigned long mark;
1972
1973                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1974                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1975                                 continue;
1976                 if (cpusets_enabled() &&
1977                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1978                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1979                                 continue;
1980                 /*
1981                  * Distribute pages in proportion to the individual
1982                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1983                  * page was allocated in should have no effect on the
1984                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1985                  */
1986                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1987                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1988                                 break;
1989                         if (zone_is_fair_depleted(zone)) {
1990                                 nr_fair_skipped++;
1991                                 continue;
1992                         }
1993                 }
1994                 /*
1995                  * When allocating a page cache page for writing, we
1996                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1997                  * limit, such that no single zone holds more than its
1998                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1999                  * The dirty limits take into account the zone's
2000                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2001                  * should be able to balance it without having to
2002                  * write pages from its LRU list.
2003                  *
2004                  * This may look like it could increase pressure on
2005                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2006                  * before they are full.  But the pages that do spill
2007                  * over are limited as the lower zones are protected
2008                  * by this very same mechanism.  It should not become
2009                  * a practical burden to them.
2010                  *
2011                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2012                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2013                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2014                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2015                  * zones are together not big enough to reach the
2016                  * global limit.  The proper fix for these situations
2017                  * will require awareness of zones in the
2018                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2019                  */
2020                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2021                         continue;
2022
2023                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2024                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2025                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2026                         int ret;
2027
2028                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2029                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2030                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2031                                 goto try_this_zone;
2032
2033                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2034                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2035                                 /*
2036                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2037                                  * and before considering the first zone allowed
2038                                  * by the cpuset.
2039                                  */
2040                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2041                                 zlc_active = 1;
2042                                 did_zlc_setup = 1;
2043                         }
2044
2045                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2046                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2047                                 goto this_zone_full;
2048
2049                         /*
2050                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2051                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2052                          */
2053                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2054                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2055                                 continue;
2056
2057                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2058                         switch (ret) {
2059                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2060                                 /* did not scan */
2061                                 continue;
2062                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2063                                 /* scanned but unreclaimable */
2064                                 continue;
2065                         default:
2066                                 /* did we reclaim enough */
2067                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2068                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2069                                         goto try_this_zone;
2070
2071                                 /*
2072                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2073                                  * Only mark the zone full if checking the min
2074                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2075                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2076                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2077                                  * when the watermark is between the low and
2078                                  * min watermarks.
2079                                  */
2080                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2081                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2082                                         goto this_zone_full;
2083
2084                                 continue;
2085                         }
2086                 }
2087
2088 try_this_zone:
2089                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2090                                                 gfp_mask, migratetype);
2091                 if (page)
2092                         break;
2093 this_zone_full:
2094                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2095                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2096         }
2097
2098         if (page) {
2099                 /*
2100                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2101                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2102                  * that the caller is taking steps that will free more
2103                  * memory. The caller should avoid the page being used
2104                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2105                  */
2106                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2107                 return page;
2108         }
2109
2110         /*
2111          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2112          * local node.  However, the local node might have free pages left
2113          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2114          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2115          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2116          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2117          */
2118         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2119                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2120                 if (nr_fair_skipped) {
2121                         zonelist_rescan = true;
2122                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2123                 }
2124                 if (nr_online_nodes > 1)
2125                         zonelist_rescan = true;
2126         }
2127
2128         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2129                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2130                 zlc_active = 0;
2131                 zonelist_rescan = true;
2132         }
2133
2134         if (zonelist_rescan)
2135                 goto zonelist_scan;
2136
2137         return NULL;
2138 }
2139
2140 /*
2141  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2142  * meminfo in irq context.
2143  */
2144 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2145 {
2146         bool ret = false;
2147
2148 #if NODES_SHIFT > 8
2149         ret = in_interrupt();
2150 #endif
2151         return ret;
2152 }
2153
2154 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2155                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2156                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2157
2158 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2159 {
2160         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2161
2162         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2163             debug_guardpage_minorder() > 0)
2164                 return;
2165
2166         /*
2167          * This documents exceptions given to allocations in certain
2168          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2169          * of allowed nodes.
2170          */
2171         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2172                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2173                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2174                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2175         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2176                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2177
2178         if (fmt) {
2179                 struct va_format vaf;
2180                 va_list args;
2181
2182                 va_start(args, fmt);
2183
2184                 vaf.fmt = fmt;
2185                 vaf.va = &args;
2186
2187                 pr_warn("%pV", &vaf);
2188
2189                 va_end(args);
2190         }
2191
2192         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2193                 current->comm, order, gfp_mask);
2194
2195         dump_stack();
2196         if (!should_suppress_show_mem())
2197                 show_mem(filter);
2198 }
2199
2200 static inline int
2201 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2202                                 unsigned long did_some_progress,
2203                                 unsigned long pages_reclaimed)
2204 {
2205         /* Do not loop if specifically requested */
2206         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2207                 return 0;
2208
2209         /* Always retry if specifically requested */
2210         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2211                 return 1;
2212
2213         /*
2214          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2215          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2216          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2217          */
2218         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2219                 return 0;
2220
2221         /*
2222          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2223          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2224          * implementations.
2225          */
2226         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2227                 return 1;
2228
2229         /*
2230          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2231          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2232          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2233          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2234          * allocation still fails, we stop retrying.
2235          */
2236         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2237                 return 1;
2238
2239         return 0;
2240 }
2241
2242 static inline struct page *
2243 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2244         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2245         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2246         int classzone_idx, int migratetype)
2247 {
2248         struct page *page;
2249
2250         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2251         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2252                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2253                 return NULL;
2254         }
2255
2256         /*
2257          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2258          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2259          * we're still under heavy pressure.
2260          */
2261         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2262                 order, zonelist, high_zoneidx,
2263                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2264                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2265         if (page)
2266                 goto out;
2267
2268         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2269                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2270                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2271                         goto out;
2272                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2273                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2274                         goto out;
2275                 /*
2276                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2277                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2278                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2279                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2280                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2281                  */
2282                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2283                         goto out;
2284         }
2285         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2286         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2287
2288 out:
2289         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2290         return page;
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2294 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2295 static struct page *
2296 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2297         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2298         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2299         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2300         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2301         unsigned long *did_some_progress)
2302 {
2303         if (!order)
2304                 return NULL;
2305
2306         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2307                 *deferred_compaction = true;
2308                 return NULL;
2309         }
2310
2311         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2312         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2313                                                 nodemask, mode,
2314                                                 contended_compaction);
2315         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2316
2317         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2318                 struct page *page;
2319
2320                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2321                 drain_pages(get_cpu());
2322                 put_cpu();
2323
2324                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2325                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2326                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2327                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2328                 if (page) {
2329                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2330                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2331                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2332                         return page;
2333                 }
2334
2335                 /*
2336                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2337                  * The most likely reason is that pages exist,
2338                  * but not enough to satisfy watermarks.
2339                  */
2340                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2341
2342                 /*
2343                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2344                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2345                  */
2346                 if (mode != MIGRATE_ASYNC)
2347                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2348
2349                 cond_resched();
2350         }
2351
2352         return NULL;
2353 }
2354 #else
2355 static inline struct page *
2356 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2357         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2358         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2359         int classzone_idx, int migratetype,
2360         enum migrate_mode mode, bool *contended_compaction,
2361         bool *deferred_compaction, unsigned long *did_some_progress)
2362 {
2363         return NULL;
2364 }
2365 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2366
2367 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2368 static int
2369 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2370                   nodemask_t *nodemask)
2371 {
2372         struct reclaim_state reclaim_state;
2373         int progress;
2374
2375         cond_resched();
2376
2377         /* We now go into synchronous reclaim */
2378         cpuset_memory_pressure_bump();
2379         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2380         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2381         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2382         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2383
2384         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2385
2386         current->reclaim_state = NULL;
2387         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2388         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2389
2390         cond_resched();
2391
2392         return progress;
2393 }
2394
2395 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2396 static inline struct page *
2397 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2398         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2399         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2400         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2401 {
2402         struct page *page = NULL;
2403         bool drained = false;
2404
2405         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2406                                                nodemask);
2407         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2408                 return NULL;
2409
2410         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2411         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2412                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2413
2414 retry:
2415         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2416                                         zonelist, high_zoneidx,
2417                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2418                                         preferred_zone, classzone_idx,
2419                                         migratetype);
2420
2421         /*
2422          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2423          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2424          */
2425         if (!page && !drained) {
2426                 drain_all_pages();
2427                 drained = true;
2428                 goto retry;
2429         }
2430
2431         return page;
2432 }
2433
2434 /*
2435  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2436  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2437  */
2438 static inline struct page *
2439 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2440         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2441         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2442         int classzone_idx, int migratetype)
2443 {
2444         struct page *page;
2445
2446         do {
2447                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2448                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2449                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2450
2451                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2452                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2453         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2454
2455         return page;
2456 }
2457
2458 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2459                              struct zonelist *zonelist,
2460                              enum zone_type high_zoneidx,
2461                              struct zone *preferred_zone)
2462 {
2463         struct zoneref *z;
2464         struct zone *zone;
2465
2466         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2467                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2468 }
2469
2470 static inline int
2471 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2472 {
2473         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2474         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2475
2476         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2477         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2478
2479         /*
2480          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2481          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2482          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2483          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2484          */
2485         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2486
2487         if (atomic) {
2488                 /*
2489                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2490                  * if it can't schedule.
2491                  */
2492                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2493                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2494                 /*
2495                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2496                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2497                  */
2498                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2499         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2500                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2501
2502         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2503                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2504                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2505                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2506                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2507                 else if (!in_interrupt() &&
2508                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2509                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2510                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2511         }
2512 #ifdef CONFIG_CMA
2513         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2514                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2515 #endif
2516         return alloc_flags;
2517 }
2518
2519 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2520 {
2521         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2522 }
2523
2524 static inline struct page *
2525 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2526         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2527         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2528         int classzone_idx, int migratetype)
2529 {
2530         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2531         struct page *page = NULL;
2532         int alloc_flags;
2533         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2534         unsigned long did_some_progress;
2535         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2536         bool deferred_compaction = false;
2537         bool contended_compaction = false;
2538
2539         /*
2540          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2541          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2542          * be using allocators in order of preference for an area that is
2543          * too large.
2544          */
2545         if (order >= MAX_ORDER) {
2546                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2547                 return NULL;
2548         }
2549
2550         /*
2551          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2552          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2553          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2554          * using a larger set of nodes after it has established that the
2555          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2556          * over allocated.
2557          */
2558         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2559             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2560                 goto nopage;
2561
2562 restart:
2563         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2564                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2565
2566         /*
2567          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2568          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2569          * to how we want to proceed.
2570          */
2571         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2572
2573         /*
2574          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2575          * cpusets.
2576          */
2577         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2578                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2579                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2580                                 NULL, &preferred_zone);
2581                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2582         }
2583
2584 rebalance:
2585         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2586         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2587                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2588                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2589         if (page)
2590                 goto got_pg;
2591
2592         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2593         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2594                 /*
2595                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2596                  * the allocation is high priority and these type of
2597                  * allocations are system rather than user orientated
2598                  */
2599                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2600
2601                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2602                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2603                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2604                 if (page) {
2605                         goto got_pg;
2606                 }
2607         }
2608
2609         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2610         if (!wait) {
2611                 /*
2612                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2613                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2614                  * type of allocation to fail.
2615                  */
2616                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2617                 goto nopage;
2618         }
2619
2620         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2621         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2622                 goto nopage;
2623
2624         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2625         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2626                 goto nopage;
2627
2628         /*
2629          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2630          * attempts after direct reclaim are synchronous
2631          */
2632         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2633                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2634                                         preferred_zone,
2635                                         classzone_idx, migratetype,
2636                                         migration_mode, &contended_compaction,
2637                                         &deferred_compaction,
2638                                         &did_some_progress);
2639         if (page)
2640                 goto got_pg;
2641
2642         /*
2643          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2644          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2645          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2646          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2647          */
2648         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2649                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2650                 goto nopage;
2651
2652         /*
2653          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2654          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2655          * khugepaged trying to collapse.
2656          */
2657         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2658                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2659                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2660
2661         /* Try direct reclaim and then allocating */
2662         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2663                                         zonelist, high_zoneidx,
2664                                         nodemask,
2665                                         alloc_flags, preferred_zone,
2666                                         classzone_idx, migratetype,
2667                                         &did_some_progress);
2668         if (page)
2669                 goto got_pg;
2670
2671         /*
2672          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2673          * running out of options and have to consider going OOM
2674          */
2675         if (!did_some_progress) {
2676                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2677                         if (oom_killer_disabled)
2678                                 goto nopage;
2679                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2680                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2681                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2682                                 goto nopage;
2683                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2684                                         zonelist, high_zoneidx,
2685                                         nodemask, preferred_zone,
2686                                         classzone_idx, migratetype);
2687                         if (page)
2688                                 goto got_pg;
2689
2690                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2691                                 /*
2692                                  * The oom killer is not called for high-order
2693                                  * allocations that may fail, so if no progress
2694                                  * is being made, there are no other options and
2695                                  * retrying is unlikely to help.
2696                                  */
2697                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2698                                         goto nopage;
2699                                 /*
2700                                  * The oom killer is not called for lowmem
2701                                  * allocations to prevent needlessly killing
2702                                  * innocent tasks.
2703                                  */
2704                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2705                                         goto nopage;
2706                         }
2707
2708                         goto restart;
2709                 }
2710         }
2711
2712         /* Check if we should retry the allocation */
2713         pages_reclaimed += did_some_progress;
2714         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2715                                                 pages_reclaimed)) {
2716                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2717                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2718                 goto rebalance;
2719         } else {
2720                 /*
2721                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2722                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2723                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2724                  */
2725                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2726                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2727                                         preferred_zone,
2728                                         classzone_idx, migratetype,
2729                                         migration_mode, &contended_compaction,
2730                                         &deferred_compaction,
2731                                         &did_some_progress);
2732                 if (page)
2733                         goto got_pg;
2734         }
2735
2736 nopage:
2737         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2738         return page;
2739 got_pg:
2740         if (kmemcheck_enabled)
2741                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2742
2743         return page;
2744 }
2745
2746 /*
2747  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2748  */
2749 struct page *
2750 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2751                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2752 {
2753         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2754         struct zone *preferred_zone;
2755         struct zoneref *preferred_zoneref;
2756         struct page *page = NULL;
2757         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2758         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2759         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2760         int classzone_idx;
2761
2762         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2763
2764         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2765
2766         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2767
2768         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2769                 return NULL;
2770
2771         /*
2772          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2773          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2774          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2775          */
2776         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2777                 return NULL;
2778
2779 retry_cpuset:
2780         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2781
2782         /* The preferred zone is used for statistics later */
2783         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2784                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2785                                 &preferred_zone);
2786         if (!preferred_zone)
2787                 goto out;
2788         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2789
2790 #ifdef CONFIG_CMA
2791         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2792                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2793 #endif
2794         /* First allocation attempt */
2795         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2796                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2797                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2798         if (unlikely(!page)) {
2799                 /*
2800                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2801                  * can deadlock because I/O on the device might not
2802                  * complete.
2803                  */
2804                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2805                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2806                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2807                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2808         }
2809
2810         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2811
2812 out:
2813         /*
2814          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2815          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2816          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2817          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2818          */
2819         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2820                 goto retry_cpuset;
2821
2822         return page;
2823 }
2824 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2825
2826 /*
2827  * Common helper functions.
2828  */
2829 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2830 {
2831         struct page *page;
2832
2833         /*
2834          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2835          * a highmem page
2836          */
2837         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2838
2839         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2840         if (!page)
2841                 return 0;
2842         return (unsigned long) page_address(page);
2843 }
2844 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2845
2846 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2847 {
2848         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2849 }
2850 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2851
2852 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2853 {
2854         if (put_page_testzero(page)) {
2855                 if (order == 0)
2856                         free_hot_cold_page(page, false);
2857                 else
2858                         __free_pages_ok(page, order);
2859         }
2860 }
2861
2862 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2863
2864 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2865 {
2866         if (addr != 0) {
2867                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2868                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2869         }
2870 }
2871
2872 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2873
2874 /*
2875  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2876  * of the current memory cgroup.
2877  *
2878  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2879  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2880  */
2881 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2882 {
2883         struct page *page;
2884         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2885
2886         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2887                 return NULL;
2888         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2889         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2890         return page;
2891 }
2892
2893 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2894 {
2895         struct page *page;
2896         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2897
2898         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2899                 return NULL;
2900         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2901         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2902         return page;
2903 }
2904
2905 /*
2906  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2907  * alloc_kmem_pages.
2908  */
2909 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2910 {
2911         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2912         __free_pages(page, order);
2913 }
2914
2915 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2916 {
2917         if (addr != 0) {
2918                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2919                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2920         }
2921 }
2922
2923 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2924 {
2925         if (addr) {
2926                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2927                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2928
2929                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2930                 while (used < alloc_end) {
2931                         free_page(used);
2932                         used += PAGE_SIZE;
2933                 }
2934         }
2935         return (void *)addr;
2936 }
2937
2938 /**
2939  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2940  * @size: the number of bytes to allocate
2941  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2942  *
2943  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2944  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2945  * allocate memory in power-of-two pages.
2946  *
2947  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2948  *
2949  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2950  */
2951 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2952 {
2953         unsigned int order = get_order(size);
2954         unsigned long addr;
2955
2956         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2957         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2958 }
2959 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2960
2961 /**
2962  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2963  *                         pages on a node.
2964  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2965  * @size: the number of bytes to allocate
2966  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2967  *
2968  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2969  * back.
2970  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2971  * but is not exact.
2972  */
2973 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2974 {
2975         unsigned order = get_order(size);
2976         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2977         if (!p)
2978                 return NULL;
2979         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2980 }
2981
2982 /**
2983  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2984  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2985  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2986  *
2987  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2988  */
2989 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2990 {
2991         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2992         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2993
2994         while (addr < end) {
2995                 free_page(addr);
2996                 addr += PAGE_SIZE;
2997         }
2998 }
2999 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3000
3001 /**
3002  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3003  * @offset: The zone index of the highest zone
3004  *
3005  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3006  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3007  * zone, the number of pages is calculated as:
3008  *     managed_pages - high_pages
3009  */
3010 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3011 {
3012         struct zoneref *z;
3013         struct zone *zone;
3014
3015         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3016         unsigned long sum = 0;
3017
3018         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3019
3020         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3021                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3022                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3023                 if (size > high)
3024                         sum += size - high;
3025         }
3026
3027         return sum;
3028 }
3029
3030 /**
3031  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3032  *
3033  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3034  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3035  */
3036 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3037 {
3038         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3039 }
3040 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3041
3042 /**
3043  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3044  *
3045  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3046  * high watermark within all zones.
3047  */
3048 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3049 {
3050         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3051 }
3052
3053 static inline void show_node(struct zone *zone)
3054 {
3055         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3056                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3057 }
3058
3059 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3060 {
3061         val->totalram = totalram_pages;
3062         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3063         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3064         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3065         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3066         val->freehigh = nr_free_highpages();
3067         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3068 }
3069
3070 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3071
3072 #ifdef CONFIG_NUMA
3073 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3074 {
3075         int zone_type;          /* needs to be signed */
3076         unsigned long managed_pages = 0;
3077         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3078
3079         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3080                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3081         val->totalram = managed_pages;
3082         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3083         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3084 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3085         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3086         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3087                         NR_FREE_PAGES);
3088 #else
3089         val->totalhigh = 0;
3090         val->freehigh = 0;
3091 #endif
3092         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3093 }
3094 #endif
3095
3096 /*
3097  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3098  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3099  */
3100 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3101 {
3102         bool ret = false;
3103         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3104
3105         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3106                 goto out;
3107
3108         do {
3109                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3110                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3111         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3112 out:
3113         return ret;
3114 }
3115
3116 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3117
3118 static void show_migration_types(unsigned char type)
3119 {
3120         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3121                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3122                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3123                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3124                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3125 #ifdef CONFIG_CMA
3126                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3127 #endif
3128 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3129                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3130 #endif
3131         };
3132         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3133         char *p = tmp;
3134         int i;
3135
3136         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3137                 if (type & (1 << i))
3138                         *p++ = types[i];
3139         }
3140
3141         *p = '\0';
3142         printk("(%s) ", tmp);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3147  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3148  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3149  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3150  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3151  */
3152 void show_free_areas(unsigned int filter)
3153 {
3154         int cpu;
3155         struct zone *zone;
3156
3157         for_each_populated_zone(zone) {
3158                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3159                         continue;
3160                 show_node(zone);
3161                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3162
3163                 for_each_online_cpu(cpu) {
3164                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3165
3166                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3167
3168                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3169                                cpu, pageset->pcp.high,
3170                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3171                 }
3172         }
3173
3174         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3175                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3176                 " unevictable:%lu"
3177                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3178                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3179                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3180                 " free_cma:%lu\n",
3181                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3182                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3183                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3184                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3185                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3186                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3187                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3188                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3189                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3190                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3191                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3192                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3193                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3194                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3195                 global_page_state(NR_SHMEM),
3196                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3197                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3198                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3199
3200         for_each_populated_zone(zone) {
3201                 int i;
3202
3203                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3204                         continue;
3205                 show_node(zone);
3206                 printk("%s"
3207                         " free:%lukB"
3208                         " min:%lukB"
3209                         " low:%lukB"
3210                         " high:%lukB"
3211                         " active_anon:%lukB"
3212                         " inactive_anon:%lukB"
3213                         " active_file:%lukB"
3214                         " inactive_file:%lukB"
3215                         " unevictable:%lukB"
3216                         " isolated(anon):%lukB"
3217                         " isolated(file):%lukB"
3218                         " present:%lukB"
3219                         " managed:%lukB"
3220                         " mlocked:%lukB"
3221                         " dirty:%lukB"
3222                         " writeback:%lukB"
3223                         " mapped:%lukB"
3224                         " shmem:%lukB"
3225                         " slab_reclaimable:%lukB"
3226                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3227                         " kernel_stack:%lukB"
3228                         " pagetables:%lukB"
3229                         " unstable:%lukB"
3230                         " bounce:%lukB"
3231                         " free_cma:%lukB"
3232                         " writeback_tmp:%lukB"
3233                         " pages_scanned:%lu"
3234                         " all_unreclaimable? %s"
3235                         "\n",
3236                         zone->name,
3237                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3238                         K(min_wmark_pages(zone)),
3239                         K(low_wmark_pages(zone)),
3240                         K(high_wmark_pages(zone)),
3241                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3242                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3243                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3244                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3245                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3246                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3247                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3248                         K(zone->present_pages),
3249                         K(zone->managed_pages),
3250                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3251                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3252                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3253                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3254                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3255                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3256                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3257                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3258                                 THREAD_SIZE / 1024,
3259                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3260                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3261                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3262                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3263                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3264                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3265                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3266                         );
3267                 printk("lowmem_reserve[]:");
3268                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3269                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3270                 printk("\n");
3271         }
3272
3273         for_each_populated_zone(zone) {
3274                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3275                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3276
3277                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3278                         continue;
3279                 show_node(zone);
3280                 printk("%s: ", zone->name);
3281
3282                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3283                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3284                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3285                         int type;
3286
3287                         nr[order] = area->nr_free;
3288                         total += nr[order] << order;
3289
3290                         types[order] = 0;
3291                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3292                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3293                                         types[order] |= 1 << type;
3294                         }
3295                 }
3296                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3297                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3298                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3299                         if (nr[order])
3300                                 show_migration_types(types[order]);
3301                 }
3302                 printk("= %lukB\n", K(total));
3303         }
3304
3305         hugetlb_show_meminfo();
3306
3307         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3308
3309         show_swap_cache_info();
3310 }
3311
3312 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3313 {
3314         zoneref->zone = zone;
3315         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Builds allocation fallback zone lists.
3320  *
3321  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3322  */
3323 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3324                                 int nr_zones)
3325 {
3326         struct zone *zone;
3327         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3328
3329         do {
3330                 zone_type--;
3331                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3332                 if (populated_zone(zone)) {
3333                         zoneref_set_zone(zone,
3334                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3335                         check_highest_zone(zone_type);
3336                 }
3337         } while (zone_type);
3338
3339         return nr_zones;
3340 }
3341
3342
3343 /*
3344  *  zonelist_order:
3345  *  0 = automatic detection of better ordering.
3346  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3347  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3348  *
3349  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3350  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3351  */
3352 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3353 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3354 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3355
3356 /* zonelist order in the kernel.
3357  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3358  */
3359 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3360 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3361
3362
3363 #ifdef CONFIG_NUMA
3364 /* The value user specified ....changed by config */
3365 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3366 /* string for sysctl */
3367 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3368 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3369
3370 /*
3371  * interface for configure zonelist ordering.
3372  * command line option "numa_zonelist_order"
3373  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3374  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3375  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3376  */
3377
3378 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3379 {
3380         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3381                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3382         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3383                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3384         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3385                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3386         } else {
3387                 printk(KERN_WARNING
3388                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3389                         "%s\n", s);
3390                 return -EINVAL;
3391         }
3392         return 0;
3393 }
3394
3395 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3396 {
3397         int ret;
3398
3399         if (!s)
3400                 return 0;
3401
3402         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3403         if (ret == 0)
3404                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3405
3406         return ret;
3407 }
3408 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3409
3410 /*
3411  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3412  */
3413 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3414                 void __user *buffer, size_t *length,
3415                 loff_t *ppos)
3416 {
3417         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3418         int ret;
3419         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3420
3421         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3422         if (write) {
3423                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3424                         ret = -EINVAL;
3425                         goto out;
3426                 }
3427                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3428         }
3429         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3430         if (ret)
3431                 goto out;
3432         if (write) {
3433                 int oldval = user_zonelist_order;
3434
3435                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3436                 if (ret) {
3437                         /*
3438                          * bogus value.  restore saved string
3439                          */
3440                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3441                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3442                         user_zonelist_order = oldval;
3443                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3444                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3445                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3446                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3447                 }
3448         }
3449 out:
3450         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3451         return ret;
3452 }
3453
3454
3455 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3456 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3457
3458 /**
3459  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3460  * @node: node whose fallback list we're appending
3461  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3462  *
3463  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3464  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3465  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3466  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3467  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3468  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3469  * on them otherwise.
3470  * It returns -1 if no node is found.
3471  */
3472 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3473 {
3474         int n, val;
3475         int min_val = INT_MAX;
3476         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3477         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3478
3479         /* Use the local node if we haven't already */
3480         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3481                 node_set(node, *used_node_mask);
3482                 return node;
3483         }
3484
3485         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3486
3487                 /* Don't want a node to appear more than once */
3488                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3489                         continue;
3490
3491                 /* Use the distance array to find the distance */
3492                 val = node_distance(node, n);
3493
3494                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3495                 val += (n < node);
3496
3497                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3498                 tmp = cpumask_of_node(n);
3499                 if (!cpumask_empty(tmp))
3500                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3501
3502                 /* Slight preference for less loaded node */
3503                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3504                 val += node_load[n];
3505
3506                 if (val < min_val) {
3507                         min_val = val;
3508                         best_node = n;
3509                 }
3510         }
3511
3512         if (best_node >= 0)
3513                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3514
3515         return best_node;
3516 }
3517
3518
3519 /*
3520  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3521  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3522  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3523  */
3524 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3525 {
3526         int j;
3527         struct zonelist *zonelist;
3528
3529         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3530         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3531                 ;
3532         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3533         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3534         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3535 }
3536
3537 /*
3538  * Build gfp_thisnode zonelists
3539  */
3540 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3541 {
3542         int j;
3543         struct zonelist *zonelist;
3544
3545         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3546         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3547         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3548         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3549 }
3550
3551 /*
3552  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3553  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3554  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3555  * may still exist in local DMA zone.
3556  */
3557 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3558
3559 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3560 {
3561         int pos, j, node;
3562         int zone_type;          /* needs to be signed */
3563         struct zone *z;
3564         struct zonelist *zonelist;
3565
3566         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3567         pos = 0;
3568         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3569                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3570                         node = node_order[j];
3571                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3572                         if (populated_zone(z)) {
3573                                 zoneref_set_zone(z,
3574                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3575                                 check_highest_zone(zone_type);
3576                         }
3577                 }
3578         }
3579         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3580         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3581 }
3582
3583 static int default_zonelist_order(void)
3584 {
3585         int nid, zone_type;
3586         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3587         struct zone *z;
3588         int average_size;
3589         /*
3590          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3591          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3592          * into OOM very easily.
3593          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3594          */
3595         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3596         low_kmem_size = 0;
3597         total_size = 0;
3598         for_each_online_node(nid) {
3599                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3600                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3601                         if (populated_zone(z)) {
3602                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3603                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3604                                 total_size += z->managed_pages;
3605                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3606                                 /*
3607                                  * If any node has only lowmem, then node order
3608                                  * is preferred to allow kernel allocations
3609                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3610                                  * on other nodes when there is an abundance of
3611                                  * lowmem available to allocate from.
3612                                  */
3613                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3614                         }
3615                 }
3616         }
3617         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3618             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3619                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3620         /*
3621          * look into each node's config.
3622          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3623          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3624          */
3625         average_size = total_size /
3626                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3627         for_each_online_node(nid) {
3628                 low_kmem_size = 0;
3629                 total_size = 0;
3630                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3631                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3632                         if (populated_zone(z)) {
3633                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3634                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3635                                 total_size += z->present_pages;
3636                         }
3637                 }
3638                 if (low_kmem_size &&
3639                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3640                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3641                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3642         }
3643         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3644 }
3645
3646 static void set_zonelist_order(void)
3647 {
3648         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3649                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3650         else
3651                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3652 }
3653
3654 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3655 {
3656         int j, node, load;
3657         enum zone_type i;
3658         nodemask_t used_mask;
3659         int local_node, prev_node;
3660         struct zonelist *zonelist;
3661         int order = current_zonelist_order;
3662
3663         /* initialize zonelists */
3664         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3665                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3666                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3667                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3668         }
3669
3670         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3671         local_node = pgdat->node_id;
3672         load = nr_online_nodes;
3673         prev_node = local_node;
3674         nodes_clear(used_mask);
3675
3676         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3677         j = 0;
3678
3679         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3680                 /*
3681                  * We don't want to pressure a particular node.
3682                  * So adding penalty to the first node in same
3683                  * distance group to make it round-robin.
3684                  */
3685                 if (node_distance(local_node, node) !=
3686                     node_distance(local_node, prev_node))
3687                         node_load[node] = load;
3688
3689                 prev_node = node;
3690                 load--;
3691                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3692                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3693                 else
3694                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3695         }
3696
3697         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3698                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3699                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3700         }
3701
3702         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3703 }
3704
3705 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3706 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3707 {
3708         struct zonelist *zonelist;
3709         struct zonelist_cache *zlc;
3710         struct zoneref *z;
3711
3712         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3713         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3714         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3715         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3716                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3717 }
3718
3719 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3720 /*
3721  * Return node id of node used for "local" allocations.
3722  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3723  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3724  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3725  */
3726 int local_memory_node(int node)
3727 {
3728         struct zone *zone;
3729
3730         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3731                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3732                                    NULL,
3733                                    &zone);
3734         return zone->node;
3735 }
3736 #endif
3737
3738 #else   /* CONFIG_NUMA */
3739
3740 static void set_zonelist_order(void)
3741 {
3742         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3743 }
3744
3745 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3746 {
3747         int node, local_node;
3748         enum zone_type j;
3749         struct zonelist *zonelist;
3750
3751         local_node = pgdat->node_id;
3752
3753         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3754         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3755
3756         /*
3757          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3758          * of all the other nodes.
3759          * We don't want to pressure a particular node, so when
3760          * building the zones for node N, we make sure that the
3761          * zones coming right after the local ones are those from
3762          * node N+1 (modulo N)
3763          */
3764         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3765                 if (!node_online(node))
3766                         continue;
3767                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3768         }
3769         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3770                 if (!node_online(node))
3771                         continue;
3772                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3773         }
3774
3775         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3776         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3777 }
3778
3779 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3780 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3781 {
3782         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3783 }
3784
3785 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3786
3787 /*
3788  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3789  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3790  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3791  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3792  * with interrupts disabled.
3793  *
3794  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3795  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3796  * hotplugged processors.
3797  *
3798  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3799  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3800  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3801  */
3802 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3803 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3804 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3805
3806 /*
3807  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3808  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3809  */
3810 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3811
3812 /* return values int ....just for stop_machine() */
3813 static int __build_all_zonelists(void *data)
3814 {
3815         int nid;
3816         int cpu;
3817         pg_data_t *self = data;
3818
3819 #ifdef CONFIG_NUMA
3820         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3821 #endif
3822
3823         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3824                 build_zonelists(self);
3825                 build_zonelist_cache(self);
3826         }
3827
3828         for_each_online_node(nid) {
3829                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3830
3831                 build_zonelists(pgdat);
3832                 build_zonelist_cache(pgdat);
3833         }
3834
3835         /*
3836          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3837          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3838          * each zone will be allocated later when the per cpu
3839          * allocator is available.
3840          *
3841          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3842          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3843          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3844          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3845          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3846          * (a chicken-egg dilemma).
3847          */
3848         for_each_possible_cpu(cpu) {
3849                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3850
3851 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3852                 /*
3853                  * We now know the "local memory node" for each node--
3854                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3855                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3856                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3857                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3858                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3859                  */
3860                 if (cpu_online(cpu))
3861                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3862 #endif
3863         }
3864
3865         return 0;
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Called with zonelists_mutex held always
3870  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3871  */
3872 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3873 {
3874         set_zonelist_order();
3875
3876         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3877                 __build_all_zonelists(NULL);
3878                 mminit_verify_zonelist();
3879                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3880         } else {
3881 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3882                 if (zone)
3883                         setup_zone_pageset(zone);
3884 #endif
3885                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3886                    of zonelist */
3887                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3888                 /* cpuset refresh routine should be here */
3889         }
3890         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3891         /*
3892          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3893          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3894          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3895          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3896          * disabled and enable it later
3897          */
3898         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3899                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3900         else
3901                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3902
3903         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3904                 "Total pages: %ld\n",
3905                         nr_online_nodes,
3906                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3907                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3908                         vm_total_pages);
3909 #ifdef CONFIG_NUMA
3910         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3911 #endif
3912 }
3913
3914 /*
3915  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3916  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3917  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3918  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3919  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3920  * conservative, even though it seems large.
3921  *
3922  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3923  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3924  */
3925 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3926
3927 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3928 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3929 {
3930         unsigned long size = 1;
3931
3932         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3933
3934         while (size < pages)
3935                 size <<= 1;
3936
3937         /*
3938          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3939          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3940          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3941          */
3942         size = min(size, 4096UL);
3943
3944         return max(size, 4UL);
3945 }
3946 #else
3947 /*
3948  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3949  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3950  *
3951  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3952  *
3953  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3954  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3955  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3956  *
3957  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3958  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3959  *
3960  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3961  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3962  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3963  */
3964 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3965 {
3966         return 4096UL;
3967 }
3968 #endif
3969
3970 /*
3971  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3972  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3973  * hash function before the remainder is taken.
3974  */
3975 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3976 {
3977         return ffz(~size);
3978 }
3979
3980 /*
3981  * Check if a pageblock contains reserved pages
3982  */
3983 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3984 {
3985         unsigned long pfn;
3986
3987         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3988                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3989                         return 1;
3990         }
3991         return 0;
3992 }
3993
3994 /*
3995  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3996  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3997  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3998  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3999  * blocks as reclaim kicks in
4000  */
4001 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4002 {
4003         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4004         struct page *page;
4005         unsigned long block_migratetype;
4006         int reserve;
4007         int old_reserve;
4008
4009         /*
4010          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4011          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4012          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4013          * the block.
4014          */
4015         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4016         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4017         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4018         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4019                                                         pageblock_order;
4020
4021         /*
4022          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4023          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4024          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4025          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4026          * future allocation of hugepages at runtime.
4027          */
4028         reserve = min(2, reserve);
4029         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4030
4031         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4032         if (reserve == old_reserve)
4033                 return;
4034         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4035
4036         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4037                 if (!pfn_valid(pfn))
4038                         continue;
4039                 page = pfn_to_page(pfn);
4040
4041                 /* Watch out for overlapping nodes */
4042                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4043                         continue;
4044
4045                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4046
4047                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4048                 if (reserve > 0) {
4049                         /*
4050                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4051                          * them.
4052                          */
4053                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4054                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4055                                 continue;
4056
4057                         /* If this block is reserved, account for it */
4058                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4059                                 reserve--;
4060                                 continue;
4061                         }
4062
4063                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4064                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4065                                 set_pageblock_migratetype(page,
4066                                                         MIGRATE_RESERVE);
4067                                 move_freepages_block(zone, page,
4068                                                         MIGRATE_RESERVE);
4069                                 reserve--;
4070                                 continue;
4071                         }
4072                 } else if (!old_reserve) {
4073                         /*
4074                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4075                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4076                          */
4077                         break;
4078                 }
4079
4080                 /*
4081                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4082                  * take it back
4083                  */
4084                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4085                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4086                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4087                 }
4088         }
4089 }
4090
4091 /*
4092  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4093  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4094  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4095  */
4096 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4097                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4098 {
4099         struct page *page;
4100         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4101         unsigned long pfn;
4102         struct zone *z;
4103
4104         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4105                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4106
4107         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4108         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4109                 /*
4110                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4111                  * handed to this function.  They do not
4112                  * exist on hotplugged memory.
4113                  */
4114                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4115                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4116                                 continue;
4117                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4118                                 continue;
4119                 }
4120                 page = pfn_to_page(pfn);
4121                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4122                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4123                 init_page_count(page);
4124                 page_mapcount_reset(page);
4125                 page_cpupid_reset_last(page);
4126                 SetPageReserved(page);
4127                 /*
4128                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4129                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4130                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4131                  * the address space during boot when many long-lived
4132                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4133                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4134                  * setup_zone_migrate_reserve()
4135                  *
4136                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4137                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4138                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4139                  * pfn out of zone.
4140                  */
4141                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4142                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4143                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4144                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4145
4146                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4147 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4148                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4149                 if (!is_highmem_idx(zone))
4150                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4151 #endif
4152         }
4153 }
4154
4155 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4156 {
4157         unsigned int order, t;
4158         for_each_migratetype_order(order, t) {
4159                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4160                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4161         }
4162 }
4163
4164 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4165 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4166         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4167 #endif
4168
4169 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4170 {
4171 #ifdef CONFIG_MMU
4172         int batch;
4173
4174         /*
4175          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4176          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4177          *
4178          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4179          */
4180         batch = zone->managed_pages / 1024;
4181         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4182                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4183         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4184         if (batch < 1)
4185                 batch = 1;
4186
4187         /*
4188          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4189          * of 2 value was found to be more likely to have
4190          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4191          *
4192          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4193          * batches of pages, one task can end up with a lot
4194          * of pages of one half of the possible page colors
4195          * and the other with pages of the other colors.
4196          */
4197         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4198
4199         return batch;
4200
4201 #else
4202         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4203          * conditions.
4204          *
4205          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4206          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4207          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4208          *
4209          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4210          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4211          * can be a significant delay between the individual batches being
4212          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4213          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4214          */
4215         return 0;
4216 #endif
4217 }
4218
4219 /*
4220  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4221  * ->batch must never be higher then ->high.
4222  * The following function updates them in a safe manner without read side
4223  * locking.
4224  *
4225  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4226  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4227  *
4228  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4229  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4230  * exist).
4231  */
4232 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4233                 unsigned long batch)
4234 {
4235        /* start with a fail safe value for batch */
4236         pcp->batch = 1;
4237         smp_wmb();
4238
4239        /* Update high, then batch, in order */
4240         pcp->high = high;
4241         smp_wmb();
4242
4243         pcp->batch = batch;
4244 }
4245
4246 /* a companion to pageset_set_high() */
4247 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4248 {
4249         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4250 }
4251
4252 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4253 {
4254         struct per_cpu_pages *pcp;
4255         int migratetype;
4256
4257         memset(p, 0, sizeof(*p));
4258
4259         pcp = &p->pcp;
4260         pcp->count = 0;
4261         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4262                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4263 }
4264
4265 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4266 {
4267         pageset_init(p);
4268         pageset_set_batch(p, batch);
4269 }
4270
4271 /*
4272  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4273  * to the value high for the pageset p.
4274  */
4275 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4276                                 unsigned long high)
4277 {
4278         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4279         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4280                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4281
4282         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4283 }
4284
4285 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4286                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4287 {
4288         if (percpu_pagelist_fraction)
4289                 pageset_set_high(pcp,
4290                         (zone->managed_pages /
4291                                 percpu_pagelist_fraction));
4292         else
4293                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4294 }
4295
4296 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4297 {
4298         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4299
4300         pageset_init(pcp);
4301         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4302 }
4303
4304 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4305 {
4306         int cpu;
4307         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4308         for_each_possible_cpu(cpu)
4309                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4310 }
4311
4312 /*
4313  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4314  * Before this call only boot pagesets were available.
4315  */
4316 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4317 {
4318         struct zone *zone;
4319
4320         for_each_populated_zone(zone)
4321                 setup_zone_pageset(zone);
4322 }
4323
4324 static noinline __init_refok
4325 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4326 {
4327         int i;
4328         size_t alloc_size;
4329
4330         /*
4331          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4332          * per zone.
4333          */
4334         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4335                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4336         zone->wait_table_bits =
4337                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4338         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4339                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4340
4341         if (!slab_is_available()) {
4342                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4343                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4344                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4345         } else {
4346                 /*
4347                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4348                  * via memory hot-add.
4349                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4350                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4351                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4352                  * node itself as well.
4353                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4354                  * necessary.
4355                  */
4356                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4357         }
4358         if (!zone->wait_table)
4359                 return -ENOMEM;
4360
4361         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4362                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4363
4364         return 0;
4365 }
4366
4367 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4368 {
4369         /*
4370          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4371          * relies on the ability of the linker to provide the
4372          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4373          */
4374         zone->pageset = &boot_pageset;
4375
4376         if (populated_zone(zone))
4377                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4378                         zone->name, zone->present_pages,
4379                                          zone_batchsize(zone));
4380 }
4381
4382 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4383                                         unsigned long zone_start_pfn,
4384                                         unsigned long size,
4385                                         enum memmap_context context)
4386 {
4387         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4388         int ret;
4389         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4390         if (ret)
4391                 return ret;
4392         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4393
4394         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4395
4396         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4397                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4398                         pgdat->node_id,
4399                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4400                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4401
4402         zone_init_free_lists(zone);
4403
4404         return 0;
4405 }
4406
4407 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4408 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4409 /*
4410  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4411  */
4412 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4413 {
4414         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4415         int nid;
4416         /*
4417          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4418          * when the kernel is running single-threaded.
4419          */
4420         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4421         static int __meminitdata last_nid;
4422
4423         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4424                 return last_nid;
4425
4426         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4427         if (nid != -1) {
4428                 last_start_pfn = start_pfn;
4429                 last_end_pfn = end_pfn;
4430                 last_nid = nid;
4431         }
4432
4433         return nid;
4434 }
4435 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4436
4437 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4438 {
4439         int nid;
4440
4441         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4442         if (nid >= 0)
4443                 return nid;
4444         /* just returns 0 */
4445         return 0;
4446 }
4447
4448 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4449 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4450 {
4451         int nid;
4452
4453         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4454         if (nid >= 0 && nid != node)
4455                 return false;
4456         return true;
4457 }
4458 #endif
4459
4460 /**
4461  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4462  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4463  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4464  *
4465  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4466  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4467  * memblock_free_early_nid() manually.
4468  */
4469 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4470 {
4471         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4472         int i, this_nid;
4473
4474         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4475                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4476                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4477
4478                 if (start_pfn < end_pfn)
4479                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4480                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4481                                         this_nid);
4482         }
4483 }
4484
4485 /**
4486  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4487  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4488  *
4489  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4490  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4491  */
4492 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4493 {
4494         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4495         int i, this_nid;
4496
4497         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4498                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4499 }
4500
4501 /**
4502  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4503  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4504  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4505  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4506  *
4507  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4508  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4509  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4510  * PFNs will be 0.
4511  */
4512 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4513                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4514 {
4515         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4516         int i;
4517
4518         *start_pfn = -1UL;
4519         *end_pfn = 0;
4520
4521         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4522                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4523                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4524         }
4525
4526         if (*start_pfn == -1UL)
4527                 *start_pfn = 0;
4528 }
4529
4530 /*
4531  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4532  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4533  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4534  */
4535 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4536 {
4537         int zone_index;
4538         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4539                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4540                         continue;
4541
4542                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4543                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4544                         break;
4545         }
4546
4547         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4548         movable_zone = zone_index;
4549 }
4550
4551 /*
4552  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4553  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4554  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4555  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4556  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4557  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4558  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4559  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4560  */
4561 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4562                                         unsigned long zone_type,
4563                                         unsigned long node_start_pfn,
4564                                         unsigned long node_end_pfn,
4565                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4566                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4567 {
4568         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4569         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4570                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4571                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4572                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4573                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4574                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4575
4576                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4577                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4578                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4579                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4580
4581                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4582                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4583                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4584         }
4585 }
4586
4587 /*
4588  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4589  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4590  */
4591 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4592                                         unsigned long zone_type,
4593                                         unsigned long node_start_pfn,
4594                                         unsigned long node_end_pfn,
4595                                         unsigned long *ignored)
4596 {
4597         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4598
4599         /* Get the start and end of the zone */
4600         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4601         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4602         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4603                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4604                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4605
4606         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4607         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4608                 return 0;
4609
4610         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4611         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4612         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4613
4614         /* Return the spanned pages */
4615         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4616 }
4617
4618 /*
4619  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4620  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4621  */
4622 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4623                                 unsigned long range_start_pfn,
4624                                 unsigned long range_end_pfn)
4625 {
4626         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4627         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4628         int i;
4629
4630         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4631                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4632                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4633                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4634         }
4635         return nr_absent;
4636 }
4637
4638 /**
4639  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4640  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4641  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4642  *
4643  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4644  */
4645 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4646                                                         unsigned long end_pfn)
4647 {
4648         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4649 }
4650
4651 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4652 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4653                                         unsigned long zone_type,
4654                                         unsigned long node_start_pfn,
4655                                         unsigned long node_end_pfn,
4656                                         unsigned long *ignored)
4657 {
4658         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4659         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4660         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4661
4662         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4663         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4664
4665         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4666                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4667                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4668         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4669 }
4670
4671 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4672 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4673                                         unsigned long zone_type,
4674                                         unsigned long node_start_pfn,
4675                                         unsigned long node_end_pfn,
4676                                         unsigned long *zones_size)
4677 {
4678         return zones_size[zone_type];
4679 }
4680
4681 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4682                                                 unsigned long zone_type,
4683                                                 unsigned long node_start_pfn,
4684                                                 unsigned long node_end_pfn,
4685                                                 unsigned long *zholes_size)
4686 {
4687         if (!zholes_size)
4688                 return 0;
4689
4690         return zholes_size[zone_type];
4691 }
4692
4693 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4694
4695 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4696                                                 unsigned long node_start_pfn,
4697                                                 unsigned long node_end_pfn,
4698                                                 unsigned long *zones_size,
4699                                                 unsigned long *zholes_size)
4700 {
4701         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4702         enum zone_type i;
4703
4704         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4705                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4706                                                          node_start_pfn,
4707                                                          node_end_pfn,
4708                                                          zones_size);
4709         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4710
4711         realtotalpages = totalpages;
4712         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4713                 realtotalpages -=
4714                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4715                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4716                                                   zholes_size);
4717         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4718         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4719                                                         realtotalpages);
4720 }
4721
4722 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4723 /*
4724  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4725  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4726  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4727  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4728  * bytes.
4729  */
4730 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4731 {
4732         unsigned long usemapsize;
4733
4734         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4735         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4736         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4737         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4738         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4739
4740         return usemapsize / 8;
4741 }
4742
4743 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4744                                 struct zone *zone,
4745                                 unsigned long zone_start_pfn,
4746                                 unsigned long zonesize)
4747 {
4748         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4749         zone->pageblock_flags = NULL;
4750         if (usemapsize)
4751                 zone->pageblock_flags =
4752                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4753                                                          pgdat->node_id);
4754 }
4755 #else
4756 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4757                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4758 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4759
4760 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4761
4762 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4763 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4764 {
4765         unsigned int order;
4766
4767         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4768         if (pageblock_order)
4769                 return;
4770
4771         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4772                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4773         else
4774                 order = MAX_ORDER - 1;
4775
4776         /*
4777          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4778          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4779          * powerpc.
4780          */
4781         pageblock_order = order;
4782 }
4783 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4784
4785 /*
4786  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4787  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4788  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4789  * the kernel config
4790  */
4791 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4792 {
4793 }
4794
4795 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4796
4797 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4798                                                    unsigned long present_pages)
4799 {
4800         unsigned long pages = spanned_pages;
4801
4802         /*
4803          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4804          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4805          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4806          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4807          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4808          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4809          */
4810         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4811             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4812                 pages = present_pages;
4813
4814         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Set up the zone data structures:
4819  *   - mark all pages reserved
4820  *   - mark all memory queues empty
4821  *   - clear the memory bitmaps
4822  *
4823  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4824  */
4825 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4826                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4827                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4828 {
4829         enum zone_type j;
4830         int nid = pgdat->node_id;
4831         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4832         int ret;
4833
4834         pgdat_resize_init(pgdat);
4835 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4836         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4837         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4838         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4839 #endif
4840         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4841         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4842         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4843
4844         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4845                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4846                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4847
4848                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4849                                                   node_end_pfn, zones_size);
4850                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4851                                                                 node_start_pfn,
4852                                                                 node_end_pfn,
4853                                                                 zholes_size);
4854
4855                 /*
4856                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4857                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4858                  * and per-cpu initialisations
4859                  */
4860                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4861                 if (freesize >= memmap_pages) {
4862                         freesize -= memmap_pages;
4863                         if (memmap_pages)
4864                                 printk(KERN_DEBUG
4865                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4866                                        zone_names[j], memmap_pages);
4867                 } else
4868                         printk(KERN_WARNING
4869                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4870                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4871
4872                 /* Account for reserved pages */
4873                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4874                         freesize -= dma_reserve;
4875                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4876                                         zone_names[0], dma_reserve);
4877                 }
4878
4879                 if (!is_highmem_idx(j))
4880                         nr_kernel_pages += freesize;
4881                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4882                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4883                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4884                 nr_all_pages += freesize;
4885
4886                 zone->spanned_pages = size;
4887                 zone->present_pages = realsize;
4888                 /*
4889                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4890                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4891                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4892                  */
4893                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4894 #ifdef CONFIG_NUMA
4895                 zone->node = nid;
4896                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4897                                                 / 100;
4898                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4899 #endif
4900                 zone->name = zone_names[j];
4901                 spin_lock_init(&zone->lock);
4902                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4903                 zone_seqlock_init(zone);
4904                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4905                 zone_pcp_init(zone);
4906
4907                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4908                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4909
4910                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4911                 if (!size)
4912                         continue;
4913
4914                 set_pageblock_order();
4915                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4916                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4917                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4918                 BUG_ON(ret);
4919                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4920                 zone_start_pfn += size;
4921         }
4922 }
4923
4924 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4925 {
4926         /* Skip empty nodes */
4927         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4928                 return;
4929
4930 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4931         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4932         if (!pgdat->node_mem_map) {
4933                 unsigned long size, start, end;
4934                 struct page *map;
4935
4936                 /*
4937                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4938                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4939                  * for the buddy allocator to function correctly.
4940                  */
4941                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4942                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4943                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4944                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4945                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4946                 if (!map)
4947                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4948                                                                pgdat->node_id);
4949                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4950         }
4951 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4952         /*
4953          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4954          */
4955         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4956                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4957 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4958                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4959                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4960 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4961         }
4962 #endif
4963 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4964 }
4965
4966 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4967                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4968 {
4969         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4970         unsigned long start_pfn = 0;
4971         unsigned long end_pfn = 0;
4972
4973         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4974         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4975
4976         pgdat->node_id = nid;
4977         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4978 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4979         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4980 #endif
4981         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4982                                   zones_size, zholes_size);
4983
4984         alloc_node_mem_map(pgdat);
4985 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4986         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4987                 nid, (unsigned long)pgdat,
4988                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4989 #endif
4990
4991         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4992                             zones_size, zholes_size);
4993 }
4994
4995 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4996
4997 #if MAX_NUMNODES > 1
4998 /*
4999  * Figure out the number of possible node ids.
5000  */
5001 void __init setup_nr_node_ids(void)
5002 {
5003         unsigned int node;
5004         unsigned int highest = 0;
5005
5006         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5007                 highest = node;
5008         nr_node_ids = highest + 1;
5009 }
5010 #endif
5011
5012 /**
5013  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5014  *
5015  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5016  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5017  * all the nodes.
5018  *
5019  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5020  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5021  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5022  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5023  *
5024  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5025  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5026  * populated node map.
5027  *
5028  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5029  * requirement (single node).
5030  */
5031 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5032 {
5033         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5034         unsigned long start, end, mask;
5035         int last_nid = -1;
5036         int i, nid;
5037
5038         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5039                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5040                         last_nid = nid;
5041                         last_end = end;
5042                         continue;
5043                 }
5044
5045                 /*
5046                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5047                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5048                  * too coarse to separate the current node from the last.
5049                  */
5050                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5051                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5052                         mask <<= 1;
5053
5054                 /* accumulate all internode masks */
5055                 accl_mask |= mask;
5056         }
5057
5058         /* convert mask to number of pages */
5059         return ~accl_mask + 1;
5060 }
5061
5062 /* Find the lowest pfn for a node */
5063 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5064 {
5065         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5066         unsigned long start_pfn;
5067         int i;
5068
5069         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5070                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5071
5072         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5073                 printk(KERN_WARNING
5074                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5075                 return 0;
5076         }
5077
5078         return min_pfn;
5079 }
5080
5081 /**
5082  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5083  *
5084  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5085  * memblock_set_node().
5086  */
5087 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5088 {
5089         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5090 }
5091
5092 /*
5093  * early_calculate_totalpages()
5094  * Sum pages in active regions for movable zone.
5095  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5096  */
5097 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5098 {
5099         unsigned long totalpages = 0;
5100         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5101         int i, nid;
5102
5103         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5104                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5105
5106                 totalpages += pages;
5107                 if (pages)
5108                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5109         }
5110         return totalpages;
5111 }
5112
5113 /*
5114  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5115  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5116  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5117  * others
5118  */
5119 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5120 {
5121         int i, nid;
5122         unsigned long usable_startpfn;
5123         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5124         /* save the state before borrow the nodemask */
5125         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5126         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5127         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5128         struct memblock_region *r;
5129
5130         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5131         find_usable_zone_for_movable();
5132
5133         /*
5134          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5135          * options.
5136          */
5137         if (movable_node_is_enabled()) {
5138                 for_each_memblock(memory, r) {
5139                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5140                                 continue;
5141
5142                         nid = r->nid;
5143
5144                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5145                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5146                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5147                                 usable_startpfn;
5148                 }
5149
5150                 goto out2;
5151         }
5152
5153         /*
5154          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5155          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5156          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5157          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5158          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5159          * what movablecore would have allowed.
5160          */
5161         if (required_movablecore) {
5162                 unsigned long corepages;
5163
5164                 /*
5165                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5166                  * was requested by the user
5167                  */
5168                 required_movablecore =
5169                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5170                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5171
5172                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5173         }
5174
5175         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5176         if (!required_kernelcore)
5177                 goto out;
5178
5179         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5180         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5181
5182 restart:
5183         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5184         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5185         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5186                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5187
5188                 /*
5189                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5190                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5191                  * amount of memory for the kernel
5192                  */
5193                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5194                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5195
5196                 /*
5197                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5198                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5199                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5200                  */
5201                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5202
5203                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5204                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5205                         unsigned long size_pages;
5206
5207                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5208                         if (start_pfn >= end_pfn)
5209                                 continue;
5210
5211                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5212                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5213                                 unsigned long kernel_pages;
5214                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5215                                                                 - start_pfn;
5216
5217                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5218                                                         kernelcore_remaining);
5219                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5220                                                         required_kernelcore);
5221
5222                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5223                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5224
5225                                         /*
5226                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5227                                          * that if we have to rebalance
5228                                          * kernelcore across nodes, we will
5229                                          * not double account here
5230                                          */
5231                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5232                                         continue;
5233                                 }
5234                                 start_pfn = usable_startpfn;
5235                         }
5236
5237                         /*
5238                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5239                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5240                          * number of pages used as kernelcore
5241                          */
5242                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5243                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5244                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5245                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5246
5247                         /*
5248                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5249                          * break if the kernelcore for this node has been
5250                          * satisfied
5251                          */
5252                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5253                                                                 size_pages);
5254                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5255                         if (!kernelcore_remaining)
5256                                 break;
5257                 }
5258         }
5259
5260         /*
5261          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5262          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5263          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5264          * satisfied
5265          */
5266         usable_nodes--;
5267         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5268                 goto restart;
5269
5270 out2:
5271         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5272         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5273                 zone_movable_pfn[nid] =
5274                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5275
5276 out:
5277         /* restore the node_state */
5278         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5279 }
5280
5281 /* Any regular or high memory on that node ? */
5282 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5283 {
5284         enum zone_type zone_type;
5285
5286         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5287                 return;
5288
5289         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5290                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5291                 if (populated_zone(zone)) {
5292                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5293                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5294                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5295                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5296                         break;
5297                 }
5298         }
5299 }
5300
5301 /**
5302  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5303  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5304  *
5305  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5306  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5307  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5308  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5309  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5310  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5311  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5312  * at arch_max_dma_pfn.
5313  */
5314 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5315 {
5316         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5317         int i, nid;
5318
5319         /* Record where the zone boundaries are */
5320         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5321                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5322         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5323                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5324         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5325         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5326         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5327                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5328                         continue;
5329                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5330                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5331                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5332                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5333         }
5334         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5335         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5336
5337         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5338         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5339         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5340
5341         /* Print out the zone ranges */
5342         printk("Zone ranges:\n");
5343         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5344                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5345                         continue;
5346                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5347                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5348                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5349                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5350                 else
5351                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5352                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5353                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5354                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5355         }
5356
5357         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5358         printk("Movable zone start for each node\n");
5359         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5360                 if (zone_movable_pfn[i])
5361                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5362                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5363         }
5364
5365         /* Print out the early node map */
5366         printk("Early memory node ranges\n");
5367         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5368                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5369                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5370
5371         /* Initialise every node */
5372         mminit_verify_pageflags_layout();
5373         setup_nr_node_ids();
5374         for_each_online_node(nid) {
5375                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5376                 free_area_init_node(nid, NULL,
5377                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5378
5379                 /* Any memory on that node */
5380                 if (pgdat->node_present_pages)
5381                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5382                 check_for_memory(pgdat, nid);
5383         }
5384 }
5385
5386 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5387 {
5388         unsigned long long coremem;
5389         if (!p)
5390                 return -EINVAL;
5391
5392         coremem = memparse(p, &p);
5393         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5394
5395         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5396         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5397
5398         return 0;
5399 }
5400
5401 /*
5402  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5403  * cannot be reclaimed or migrated.
5404  */
5405 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5406 {
5407         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5408 }
5409
5410 /*
5411  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5412  * can be reclaimed or migrated.
5413  */
5414 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5415 {
5416         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5417 }
5418
5419 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5420 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5421
5422 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5423
5424 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5425 {
5426         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5427         page_zone(page)->managed_pages += count;
5428         totalram_pages += count;
5429 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5430         if (PageHighMem(page))
5431                 totalhigh_pages += count;
5432 #endif
5433         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5434 }
5435 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5436
5437 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5438 {
5439         void *pos;
5440         unsigned long pages = 0;
5441
5442         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5443         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5444         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5445                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5446                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5447                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5448         }
5449
5450         if (pages && s)
5451                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5452                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5453
5454         return pages;
5455 }
5456 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5457
5458 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5459 void free_highmem_page(struct page *page)
5460 {
5461         __free_reserved_page(page);
5462         totalram_pages++;
5463         page_zone(page)->managed_pages++;
5464         totalhigh_pages++;
5465 }
5466 #endif
5467
5468
5469 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5470 {
5471         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5472         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5473
5474         physpages = get_num_physpages();
5475         codesize = _etext - _stext;
5476         datasize = _edata - _sdata;
5477         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5478         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5479         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5480         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5481
5482         /*
5483          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5484          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5485          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5486          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5487          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5488          */
5489 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5490         do { \
5491                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5492                         size -= adj; \
5493         } while (0)
5494
5495         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5496                      _sinittext, init_code_size);
5497         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5498         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5499         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5500         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5501
5502 #undef  adj_init_size
5503
5504         printk("Memory: %luK/%luK available "
5505                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5506                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5507 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5508                ", %luK highmem"
5509 #endif
5510                "%s%s)\n",
5511                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5512                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5513                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5514                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5515 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5516                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5517 #endif
5518                str ? ", " : "", str ? str : "");
5519 }
5520
5521 /**
5522  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5523  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5524  *
5525  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5526  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5527  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5528  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5529  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5530  * smaller per-cpu batchsize.
5531  */
5532 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5533 {
5534         dma_reserve = new_dma_reserve;
5535 }
5536
5537 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5538 {
5539         free_area_init_node(0, zones_size,
5540                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5541 }
5542
5543 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5544                                  unsigned long action, void *hcpu)
5545 {
5546         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5547
5548         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5549                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5550                 drain_pages(cpu);
5551
5552                 /*
5553                  * Spill the event counters of the dead processor
5554                  * into the current processors event counters.
5555                  * This artificially elevates the count of the current
5556                  * processor.
5557                  */
5558                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5559
5560                 /*
5561                  * Zero the differential counters of the dead processor
5562                  * so that the vm statistics are consistent.
5563                  *
5564                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5565                  * race with what we are doing.
5566                  */
5567                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5568         }
5569         return NOTIFY_OK;
5570 }
5571
5572 void __init page_alloc_init(void)
5573 {
5574         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5575 }
5576
5577 /*
5578  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5579  *      or min_free_kbytes changes.
5580  */
5581 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5582 {
5583         struct pglist_data *pgdat;
5584         unsigned long reserve_pages = 0;
5585         enum zone_type i, j;
5586
5587         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5588                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5589                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5590                         long max = 0;
5591
5592                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5593                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5594                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5595                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5596                         }
5597
5598                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5599                         max += high_wmark_pages(zone);
5600
5601                         if (max > zone->managed_pages)
5602                                 max = zone->managed_pages;
5603                         reserve_pages += max;
5604                         /*
5605                          * Lowmem reserves are not available to
5606                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5607                          * kswapd tries to balance zones to their high
5608                          * watermark.  As a result, neither should be
5609                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5610                          * situation where reclaim has to clean pages
5611                          * in order to balance the zones.
5612                          */
5613                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5614                 }
5615         }
5616         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5617         totalreserve_pages = reserve_pages;
5618 }
5619
5620 /*
5621  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5622  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5623  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5624  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5625  */
5626 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5627 {
5628         struct pglist_data *pgdat;
5629         enum zone_type j, idx;
5630
5631         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5632                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5633                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5634                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5635
5636                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5637
5638                         idx = j;
5639                         while (idx) {
5640                                 struct zone *lower_zone;
5641
5642                                 idx--;
5643
5644                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5645                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5646
5647                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5648                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5649                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5650                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5651                         }
5652                 }
5653         }
5654
5655         /* update totalreserve_pages */
5656         calculate_totalreserve_pages();
5657 }
5658
5659 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5660 {
5661         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5662         unsigned long lowmem_pages = 0;
5663         struct zone *zone;
5664         unsigned long flags;
5665
5666         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5667         for_each_zone(zone) {
5668                 if (!is_highmem(zone))
5669                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5670         }
5671
5672         for_each_zone(zone) {
5673                 u64 tmp;
5674
5675                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5676                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5677                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5678                 if (is_highmem(zone)) {
5679                         /*
5680                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5681                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5682                          * value here.
5683                          *
5684                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5685                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5686                          * not be capped for highmem.
5687                          */
5688                         unsigned long min_pages;
5689
5690                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5691                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5692                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5693                 } else {
5694                         /*
5695                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5696                          * proportionate to the zone's size.
5697                          */
5698                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5699                 }
5700
5701                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5702                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5703
5704                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5705                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5706                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5707
5708                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5709                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5710         }
5711
5712         /* update totalreserve_pages */
5713         calculate_totalreserve_pages();
5714 }
5715
5716 /**
5717  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5718  * or when memory is hot-{added|removed}
5719  *
5720  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5721  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5722  */
5723 void setup_per_zone_wmarks(void)
5724 {
5725         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5726         __setup_per_zone_wmarks();
5727         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5728 }
5729
5730 /*
5731  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5732  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5733  * to be referenced again before it is swapped out.
5734  *
5735  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5736  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5737  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5738  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5739  *
5740  * total     target    max
5741  * memory    ratio     inactive anon
5742  * -------------------------------------
5743  *   10MB       1         5MB
5744  *  100MB       1        50MB
5745  *    1GB       3       250MB
5746  *   10GB      10       0.9GB
5747  *  100GB      31         3GB
5748  *    1TB     101        10GB
5749  *   10TB     320        32GB
5750  */
5751 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5752 {
5753         unsigned int gb, ratio;
5754
5755         /* Zone size in gigabytes */
5756         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5757         if (gb)
5758                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5759         else
5760                 ratio = 1;
5761
5762         zone->inactive_ratio = ratio;
5763 }
5764
5765 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5766 {
5767         struct zone *zone;
5768
5769         for_each_zone(zone)
5770                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5771 }
5772
5773 /*
5774  * Initialise min_free_kbytes.
5775  *
5776  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5777  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5778  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5779  *
5780  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5781  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5782  *
5783  * which yields
5784  *
5785  * 16MB:        512k
5786  * 32MB:        724k
5787  * 64MB:        1024k
5788  * 128MB:       1448k
5789  * 256MB:       2048k
5790  * 512MB:       2896k
5791  * 1024MB:      4096k
5792  * 2048MB:      5792k
5793  * 4096MB:      8192k
5794  * 8192MB:      11584k
5795  * 16384MB:     16384k
5796  */
5797 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5798 {
5799         unsigned long lowmem_kbytes;
5800         int new_min_free_kbytes;
5801
5802         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5803         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5804
5805         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5806                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5807                 if (min_free_kbytes < 128)
5808                         min_free_kbytes = 128;
5809                 if (min_free_kbytes > 65536)
5810                         min_free_kbytes = 65536;
5811         } else {
5812                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5813                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5814         }
5815         setup_per_zone_wmarks();
5816         refresh_zone_stat_thresholds();
5817         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5818         setup_per_zone_inactive_ratio();
5819         return 0;
5820 }
5821 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5822
5823 /*
5824  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5825  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5826  *      changes.
5827  */
5828 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5829         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5830 {
5831         int rc;
5832
5833         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5834         if (rc)
5835                 return rc;
5836
5837         if (write) {
5838                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5839                 setup_per_zone_wmarks();
5840         }
5841         return 0;
5842 }
5843
5844 #ifdef CONFIG_NUMA
5845 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5846         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5847 {
5848         struct zone *zone;
5849         int rc;
5850
5851         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5852         if (rc)
5853                 return rc;
5854
5855         for_each_zone(zone)
5856                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5857                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5858         return 0;
5859 }
5860
5861 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5862         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5863 {
5864         struct zone *zone;
5865         int rc;
5866
5867         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5868         if (rc)
5869                 return rc;
5870
5871         for_each_zone(zone)
5872                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5873                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5874         return 0;
5875 }
5876 #endif
5877
5878 /*
5879  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5880  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5881  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5882  *
5883  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5884  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5885  * if in function of the boot time zone sizes.
5886  */
5887 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5888         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5889 {
5890         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5891         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5892         return 0;
5893 }
5894
5895 /*
5896  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5897  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5898  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5899  */
5900 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5901         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5902 {
5903         struct zone *zone;
5904         int old_percpu_pagelist_fraction;
5905         int ret;
5906
5907         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5908         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5909
5910         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5911         if (!write || ret < 0)
5912                 goto out;
5913
5914         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5915         if (percpu_pagelist_fraction &&
5916             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5917                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5918                 ret = -EINVAL;
5919                 goto out;
5920         }
5921
5922         /* No change? */
5923         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5924                 goto out;
5925
5926         for_each_populated_zone(zone) {
5927                 unsigned int cpu;
5928
5929                 for_each_possible_cpu(cpu)
5930                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5931                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5932         }
5933 out:
5934         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5935         return ret;
5936 }
5937
5938 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5939
5940 #ifdef CONFIG_NUMA
5941 static int __init set_hashdist(char *str)
5942 {
5943         if (!str)
5944                 return 0;
5945         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5946         return 1;
5947 }
5948 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5949 #endif
5950
5951 /*
5952  * allocate a large system hash table from bootmem
5953  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5954  *   quantity of entries
5955  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5956  */
5957 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5958                                      unsigned long bucketsize,
5959                                      unsigned long numentries,
5960                                      int scale,
5961                                      int flags,
5962                                      unsigned int *_hash_shift,
5963                                      unsigned int *_hash_mask,
5964                                      unsigned long low_limit,
5965                                      unsigned long high_limit)
5966 {
5967         unsigned long long max = high_limit;
5968         unsigned long log2qty, size;
5969         void *table = NULL;
5970
5971         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5972         if (!numentries) {
5973                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5974                 numentries = nr_kernel_pages;
5975
5976                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5977                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5978                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5979
5980                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5981                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5982                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5983                 else
5984                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5985
5986                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5987                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5988                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5989                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5990                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5991                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5992                                 BUG_ON(!numentries);
5993                         }
5994                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5995                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5996         }
5997         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5998
5999         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6000         if (max == 0) {
6001                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6002                 do_div(max, bucketsize);
6003         }
6004         max = min(max, 0x80000000ULL);
6005
6006         if (numentries < low_limit)
6007                 numentries = low_limit;
6008         if (numentries > max)
6009                 numentries = max;
6010
6011         log2qty = ilog2(numentries);
6012
6013         do {
6014                 size = bucketsize << log2qty;
6015                 if (flags & HASH_EARLY)
6016                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6017                 else if (hashdist)
6018                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6019                 else {
6020                         /*
6021                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6022                          * some pages at the end of hash table which
6023                          * alloc_pages_exact() automatically does
6024                          */
6025                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6026                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6027                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6028                         }
6029                 }
6030         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6031
6032         if (!table)
6033                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6034
6035         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6036                tablename,
6037                (1UL << log2qty),
6038                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6039                size);
6040
6041         if (_hash_shift)
6042                 *_hash_shift = log2qty;
6043         if (_hash_mask)
6044                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6045
6046         return table;
6047 }
6048
6049 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6050 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6051                                                         unsigned long pfn)
6052 {
6053 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6054         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6055 #else
6056         return zone->pageblock_flags;
6057 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6058 }
6059
6060 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6061 {
6062 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6063         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6064         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6065 #else
6066         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6067         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6068 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6069 }
6070
6071 /**
6072  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6073  * @page: The page within the block of interest
6074  * @pfn: The target page frame number
6075  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6076  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6077  *
6078  * Return: pageblock_bits flags
6079  */
6080 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6081                                         unsigned long end_bitidx,
6082                                         unsigned long mask)
6083 {
6084         struct zone *zone;
6085         unsigned long *bitmap;
6086         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6087         unsigned long word;
6088
6089         zone = page_zone(page);
6090         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6091         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6092         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6093         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6094
6095         word = bitmap[word_bitidx];
6096         bitidx += end_bitidx;
6097         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6098 }
6099
6100 /**
6101  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6102  * @page: The page within the block of interest
6103  * @flags: The flags to set
6104  * @pfn: The target page frame number
6105  * @end_bitidx: The last bit of interest
6106  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6107  */
6108 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6109                                         unsigned long pfn,
6110                                         unsigned long end_bitidx,
6111                                         unsigned long mask)
6112 {
6113         struct zone *zone;
6114         unsigned long *bitmap;
6115         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6116         unsigned long old_word, word;
6117
6118         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6119
6120         zone = page_zone(page);
6121         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6122         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6123         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6124         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6125
6126         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6127
6128         bitidx += end_bitidx;
6129         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6130         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6131
6132         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6133         for (;;) {
6134                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6135                 if (word == old_word)
6136                         break;
6137                 word = old_word;
6138         }
6139 }
6140
6141 /*
6142  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6143  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6144  *
6145  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6146  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6147  * expect this function should be exact.
6148  */
6149 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6150                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6151 {
6152         unsigned long pfn, iter, found;
6153         int mt;
6154
6155         /*
6156          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6157          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6158          */
6159         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6160                 return false;
6161         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6162         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6163                 return false;
6164
6165         pfn = page_to_pfn(page);
6166         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6167                 unsigned long check = pfn + iter;
6168
6169                 if (!pfn_valid_within(check))
6170                         continue;
6171
6172                 page = pfn_to_page(check);
6173
6174                 /*
6175                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6176                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6177                  * handle each tail page individually in migration.
6178                  */
6179                 if (PageHuge(page)) {
6180                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6181                         continue;
6182                 }
6183
6184                 /*
6185                  * We can't use page_count without pin a page
6186                  * because another CPU can free compound page.
6187                  * This check already skips compound tails of THP
6188                  * because their page->_count is zero at all time.
6189                  */
6190                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6191                         if (PageBuddy(page))
6192                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6193                         continue;
6194                 }
6195
6196                 /*
6197                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6198                  * page_count() is not 0.
6199                  */
6200                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6201                         continue;
6202
6203                 if (!PageLRU(page))
6204                         found++;
6205                 /*
6206                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6207                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6208                  * and it still to be fixed.
6209                  */
6210                 /*
6211                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6212                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6213                  *
6214                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6215                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6216                  * page at boot.
6217                  */
6218                 if (found > count)
6219                         return true;
6220         }
6221         return false;
6222 }
6223
6224 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6225 {
6226         struct zone *zone;
6227         unsigned long pfn;
6228
6229         /*
6230          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6231          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6232          * the zone but still within the section.
6233          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6234          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6235          */
6236         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6237                 return false;
6238
6239         zone = page_zone(page);
6240         pfn = page_to_pfn(page);
6241         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6242                 return false;
6243
6244         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6245 }
6246
6247 #ifdef CONFIG_CMA
6248
6249 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6250 {
6251         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6252                              pageblock_nr_pages) - 1);
6253 }
6254
6255 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6256 {
6257         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6258                                 pageblock_nr_pages));
6259 }
6260
6261 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6262 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6263                                         unsigned long start, unsigned long end)
6264 {
6265         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6266         unsigned long nr_reclaimed;
6267         unsigned long pfn = start;
6268         unsigned int tries = 0;
6269         int ret = 0;
6270
6271         migrate_prep();
6272
6273         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6274                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6275                         ret = -EINTR;
6276                         break;
6277                 }
6278
6279                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6280                         cc->nr_migratepages = 0;
6281                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6282                                                          pfn, end, true);
6283                         if (!pfn) {
6284                                 ret = -EINTR;
6285                                 break;
6286                         }
6287                         tries = 0;
6288                 } else if (++tries == 5) {
6289                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6290                         break;
6291                 }
6292
6293                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6294                                                         &cc->migratepages);
6295                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6296
6297                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6298                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6299         }
6300         if (ret < 0) {
6301                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6302                 return ret;
6303         }
6304         return 0;
6305 }
6306
6307 /**
6308  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6309  * @start:      start PFN to allocate
6310  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6311  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6312  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6313  *                      in range must have the same migratetype and it must
6314  *                      be either of the two.
6315  *
6316  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6317  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6318  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6319  * pages fall in.
6320  *
6321  * The PFN range must belong to a single zone.
6322  *
6323  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6324  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6325  * need to be freed with free_contig_range().
6326  */
6327 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6328                        unsigned migratetype)
6329 {
6330         unsigned long outer_start, outer_end;
6331         int ret = 0, order;
6332
6333         struct compact_control cc = {
6334                 .nr_migratepages = 0,
6335                 .order = -1,
6336                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6337                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6338                 .ignore_skip_hint = true,
6339         };
6340         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6341
6342         /*
6343          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6344          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6345          * have different sizes, and due to the way page allocator
6346          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6347          * that page allocator won't try to merge buddies from
6348          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6349          * other migration type.
6350          *
6351          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6352          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6353          * we are interested in).  This will put all the pages in
6354          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6355          *
6356          * When this is done, we take the pages in range from page
6357          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6358          * page allocator will never consider using them.
6359          *
6360          * This lets us mark the pageblocks back as
6361          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6362          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6363          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6364          */
6365
6366         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6367                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6368                                        false);
6369         if (ret)
6370                 return ret;
6371
6372         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6373         if (ret)
6374                 goto done;
6375
6376         /*
6377          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6378          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6379          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6380          * What we are going to do is to allocate all pages from
6381          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6382          *
6383          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6384          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6385          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6386          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6387          * once this is done free the pages we are not interested in.
6388          *
6389          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6390          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6391          */
6392
6393         lru_add_drain_all();
6394         drain_all_pages();
6395
6396         order = 0;
6397         outer_start = start;
6398         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6399                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6400                         ret = -EBUSY;
6401                         goto done;
6402                 }
6403                 outer_start &= ~0UL << order;
6404         }
6405
6406         /* Make sure the range is really isolated. */
6407         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6408                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6409                        outer_start, end);
6410                 ret = -EBUSY;
6411                 goto done;
6412         }
6413
6414
6415         /* Grab isolated pages from freelists. */
6416         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6417         if (!outer_end) {
6418                 ret = -EBUSY;
6419                 goto done;
6420         }
6421
6422         /* Free head and tail (if any) */
6423         if (start != outer_start)
6424                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6425         if (end != outer_end)
6426                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6427
6428 done:
6429         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6430                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6431         return ret;
6432 }
6433
6434 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6435 {
6436         unsigned int count = 0;
6437
6438         for (; nr_pages--; pfn++) {
6439                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6440
6441                 count += page_count(page) != 1;
6442                 __free_page(page);
6443         }
6444         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6445 }
6446 #endif
6447
6448 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6449 /*
6450  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6451  * page high values need to be recalulated.
6452  */
6453 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6454 {
6455         unsigned cpu;
6456         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6457         for_each_possible_cpu(cpu)
6458                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6459                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6460         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6461 }
6462 #endif
6463
6464 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6465 {
6466         unsigned long flags;
6467         int cpu;
6468         struct per_cpu_pageset *pset;
6469
6470         /* avoid races with drain_pages()  */
6471         local_irq_save(flags);
6472         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6473                 for_each_online_cpu(cpu) {
6474                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6475                         drain_zonestat(zone, pset);
6476                 }
6477                 free_percpu(zone->pageset);
6478                 zone->pageset = &boot_pageset;
6479         }
6480         local_irq_restore(flags);
6481 }
6482
6483 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6484 /*
6485  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6486  */
6487 void
6488 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6489 {
6490         struct page *page;
6491         struct zone *zone;
6492         unsigned int order, i;
6493         unsigned long pfn;
6494         unsigned long flags;
6495         /* find the first valid pfn */
6496         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6497                 if (pfn_valid(pfn))
6498                         break;
6499         if (pfn == end_pfn)
6500                 return;
6501         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6502         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6503         pfn = start_pfn;
6504         while (pfn < end_pfn) {
6505                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6506                         pfn++;
6507                         continue;
6508                 }
6509                 page = pfn_to_page(pfn);
6510                 /*
6511                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6512                  * page_count() is not 0.
6513                  */
6514                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6515                         pfn++;
6516                         SetPageReserved(page);
6517                         continue;
6518                 }
6519
6520                 BUG_ON(page_count(page));
6521                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6522                 order = page_order(page);
6523 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6524                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6525                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6526 #endif
6527                 list_del(&page->lru);
6528                 rmv_page_order(page);
6529                 zone->free_area[order].nr_free--;
6530                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6531                         SetPageReserved((page+i));
6532                 pfn += (1 << order);
6533         }
6534         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6535 }
6536 #endif
6537
6538 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6539 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6540 {
6541         struct zone *zone = page_zone(page);
6542         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6543         unsigned long flags;
6544         unsigned int order;
6545
6546         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6547         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6548                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6549
6550                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6551                         break;
6552         }
6553         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6554
6555         return order < MAX_ORDER;
6556 }
6557 #endif
6558
6559 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6560         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6561         {1UL << PG_error,               "error"         },
6562         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6563         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6564         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6565         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6566         {1UL << PG_active,              "active"        },
6567         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6568         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6569         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6570         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6571         {1UL << PG_private,             "private"       },
6572         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6573         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6574 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6575         {1UL << PG_head,                "head"          },
6576         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6577 #else
6578         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6579 #endif
6580         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6581         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6582         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6583         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6584         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6585 #ifdef CONFIG_MMU
6586         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6587 #endif
6588 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6589         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6590 #endif
6591 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6592         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6593 #endif
6594 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6595         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6596 #endif
6597 };
6598
6599 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6600 {
6601         const char *delim = "";
6602         unsigned long mask;
6603         int i;
6604
6605         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6606
6607         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6608
6609         /* remove zone id */
6610         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6611
6612         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6613
6614                 mask = pageflag_names[i].mask;
6615                 if ((flags & mask) != mask)
6616                         continue;
6617
6618                 flags &= ~mask;
6619                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6620                 delim = "|";
6621         }
6622
6623         /* check for left over flags */
6624         if (flags)
6625                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6626
6627         printk(")\n");
6628 }
6629
6630 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6631                 unsigned long badflags)
6632 {
6633         printk(KERN_ALERT
6634                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6635                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6636                 page->mapping, page->index);
6637         dump_page_flags(page->flags);
6638         if (reason)
6639                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6640         if (page->flags & badflags) {
6641                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6642                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6643         }
6644         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6645 }
6646
6647 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6648 {
6649         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6650 }
6651 EXPORT_SYMBOL(dump_page);