Merge tag 'fixes-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm...
[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_ext.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/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/page_owner.h>
63
64 #include <asm/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 /*
115  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
116  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
117  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
118  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
119  */
120 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
121
122 int percpu_pagelist_fraction;
123 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
124
125 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
126 /*
127  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
128  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
129  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
130  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
131  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
132  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
133  */
134
135 static gfp_t saved_gfp_mask;
136
137 void pm_restore_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         if (saved_gfp_mask) {
141                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
142                 saved_gfp_mask = 0;
143         }
144 }
145
146 void pm_restrict_gfp_mask(void)
147 {
148         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
149         WARN_ON(saved_gfp_mask);
150         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
151         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
152 }
153
154 bool pm_suspended_storage(void)
155 {
156         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
157                 return false;
158         return true;
159 }
160 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
161
162 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
163 int pageblock_order __read_mostly;
164 #endif
165
166 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
167
168 /*
169  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
170  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
171  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
172  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
173  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
174  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
175  *
176  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
177  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
178  */
179 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
180 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
181          256,
182 #endif
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
187          32,
188 #endif
189          32,
190 };
191
192 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
193
194 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          "DMA",
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          "DMA32",
200 #endif
201          "Normal",
202 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
203          "HighMem",
204 #endif
205          "Movable",
206 };
207
208 int min_free_kbytes = 1024;
209 int user_min_free_kbytes = -1;
210
211 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
212 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
213 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
214
215 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
219 static unsigned long __initdata required_movablecore;
220 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
221
222 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
223 int movable_zone;
224 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
225 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
226
227 #if MAX_NUMNODES > 1
228 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
229 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
230 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
231 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
232 #endif
233
234 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
235
236 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
237 {
238         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
239                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
240                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
241
242         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
243                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
244 }
245
246 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
384 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
385 {
386         int i;
387         int nr_pages = 1 << order;
388         int bad = 0;
389
390         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
391                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
392                 bad++;
393         }
394
395         __ClearPageHead(page);
396
397         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
398                 struct page *p = page + i;
399
400                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
401                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
402                         bad++;
403                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
404                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
405                         bad++;
406                 }
407                 __ClearPageTail(p);
408         }
409
410         return bad;
411 }
412
413 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
414                                                         gfp_t gfp_flags)
415 {
416         int i;
417
418         /*
419          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
420          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
421          */
422         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
423         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
424                 clear_highpage(page + i);
425 }
426
427 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
428 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
429 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
430 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
431
432 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
433 {
434         if (!buf)
435                 return -EINVAL;
436
437         if (strcmp(buf, "on") == 0)
438                 _debug_pagealloc_enabled = true;
439
440         return 0;
441 }
442 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
443
444 static bool need_debug_guardpage(void)
445 {
446         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
447         if (!debug_pagealloc_enabled())
448                 return false;
449
450         return true;
451 }
452
453 static void init_debug_guardpage(void)
454 {
455         if (!debug_pagealloc_enabled())
456                 return;
457
458         _debug_guardpage_enabled = true;
459 }
460
461 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
462         .need = need_debug_guardpage,
463         .init = init_debug_guardpage,
464 };
465
466 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
467 {
468         unsigned long res;
469
470         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
471                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
472                 return 0;
473         }
474         _debug_guardpage_minorder = res;
475         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
476         return 0;
477 }
478 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
479
480 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
481                                 unsigned int order, int migratetype)
482 {
483         struct page_ext *page_ext;
484
485         if (!debug_guardpage_enabled())
486                 return;
487
488         page_ext = lookup_page_ext(page);
489         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
490
491         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
492         set_page_private(page, order);
493         /* Guard pages are not available for any usage */
494         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
495 }
496
497 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
498                                 unsigned int order, int migratetype)
499 {
500         struct page_ext *page_ext;
501
502         if (!debug_guardpage_enabled())
503                 return;
504
505         page_ext = lookup_page_ext(page);
506         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
507
508         set_page_private(page, 0);
509         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
510                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
511 }
512 #else
513 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
514 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
515                                 unsigned int order, int migratetype) {}
516 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
517                                 unsigned int order, int migratetype) {}
518 #endif
519
520 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
521 {
522         set_page_private(page, order);
523         __SetPageBuddy(page);
524 }
525
526 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
527 {
528         __ClearPageBuddy(page);
529         set_page_private(page, 0);
530 }
531
532 /*
533  * This function checks whether a page is free && is the buddy
534  * we can do coalesce a page and its buddy if
535  * (a) the buddy is not in a hole &&
536  * (b) the buddy is in the buddy system &&
537  * (c) a page and its buddy have the same order &&
538  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
539  *
540  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
541  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
542  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
543  * serialized by zone->lock.
544  *
545  * For recording page's order, we use page_private(page).
546  */
547 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
548                                                         unsigned int order)
549 {
550         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
551                 return 0;
552
553         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
554                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
555
556                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
557                         return 0;
558
559                 return 1;
560         }
561
562         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
563                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
564
565                 /*
566                  * zone check is done late to avoid uselessly
567                  * calculating zone/node ids for pages that could
568                  * never merge.
569                  */
570                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
571                         return 0;
572
573                 return 1;
574         }
575         return 0;
576 }
577
578 /*
579  * Freeing function for a buddy system allocator.
580  *
581  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
582  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
583  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
584  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
585  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
586  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
587  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
588  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
589  * parts of the VM system.
590  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
591  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
592  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
593  * field.
594  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
595  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
596  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
597  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
598  * triggers coalescing into a block of larger size.
599  *
600  * -- nyc
601  */
602
603 static inline void __free_one_page(struct page *page,
604                 unsigned long pfn,
605                 struct zone *zone, unsigned int order,
606                 int migratetype)
607 {
608         unsigned long page_idx;
609         unsigned long combined_idx;
610         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
611         struct page *buddy;
612         int max_order = MAX_ORDER;
613
614         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
615
616         if (unlikely(PageCompound(page)))
617                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
618                         return;
619
620         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
621         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
622                 /*
623                  * We restrict max order of merging to prevent merge
624                  * between freepages on isolate pageblock and normal
625                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
626                  * could cause incorrect freepage accounting.
627                  */
628                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
629         } else {
630                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
631         }
632
633         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
634
635         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
636         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
637
638         while (order < max_order - 1) {
639                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
640                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
641                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
642                         break;
643                 /*
644                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
645                  * merge with it and move up one order.
646                  */
647                 if (page_is_guard(buddy)) {
648                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
649                 } else {
650                         list_del(&buddy->lru);
651                         zone->free_area[order].nr_free--;
652                         rmv_page_order(buddy);
653                 }
654                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
655                 page = page + (combined_idx - page_idx);
656                 page_idx = combined_idx;
657                 order++;
658         }
659         set_page_order(page, order);
660
661         /*
662          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
663          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
664          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
665          * that is happening, add the free page to the tail of the list
666          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
667          * as a higher order page
668          */
669         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
670                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
671                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
672                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
673                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
674                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
675                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
676                         list_add_tail(&page->lru,
677                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
678                         goto out;
679                 }
680         }
681
682         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
683 out:
684         zone->free_area[order].nr_free++;
685 }
686
687 static inline int free_pages_check(struct page *page)
688 {
689         const char *bad_reason = NULL;
690         unsigned long bad_flags = 0;
691
692         if (unlikely(page_mapcount(page)))
693                 bad_reason = "nonzero mapcount";
694         if (unlikely(page->mapping != NULL))
695                 bad_reason = "non-NULL mapping";
696         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
697                 bad_reason = "nonzero _count";
698         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
699                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
700                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
701         }
702 #ifdef CONFIG_MEMCG
703         if (unlikely(page->mem_cgroup))
704                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
705 #endif
706         if (unlikely(bad_reason)) {
707                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
708                 return 1;
709         }
710         page_cpupid_reset_last(page);
711         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
712                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
713         return 0;
714 }
715
716 /*
717  * Frees a number of pages from the PCP lists
718  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
719  * count is the number of pages to free.
720  *
721  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
722  * see if this freeing clears that state.
723  *
724  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
725  * pinned" detection logic.
726  */
727 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
728                                         struct per_cpu_pages *pcp)
729 {
730         int migratetype = 0;
731         int batch_free = 0;
732         int to_free = count;
733         unsigned long nr_scanned;
734
735         spin_lock(&zone->lock);
736         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
737         if (nr_scanned)
738                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
739
740         while (to_free) {
741                 struct page *page;
742                 struct list_head *list;
743
744                 /*
745                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
746                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
747                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
748                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
749                  * lists
750                  */
751                 do {
752                         batch_free++;
753                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
754                                 migratetype = 0;
755                         list = &pcp->lists[migratetype];
756                 } while (list_empty(list));
757
758                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
759                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
760                         batch_free = to_free;
761
762                 do {
763                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
764
765                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
766                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
767                         list_del(&page->lru);
768                         mt = get_freepage_migratetype(page);
769                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
770                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
771
772                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
773                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
774                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
775                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
776         }
777         spin_unlock(&zone->lock);
778 }
779
780 static void free_one_page(struct zone *zone,
781                                 struct page *page, unsigned long pfn,
782                                 unsigned int order,
783                                 int migratetype)
784 {
785         unsigned long nr_scanned;
786         spin_lock(&zone->lock);
787         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
788         if (nr_scanned)
789                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
790
791         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
792                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
793                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
794         }
795         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
796         spin_unlock(&zone->lock);
797 }
798
799 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
800 {
801         int i;
802         int bad = 0;
803
804         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
805         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
806
807         trace_mm_page_free(page, order);
808         kmemcheck_free_shadow(page, order);
809
810         if (PageAnon(page))
811                 page->mapping = NULL;
812         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
813                 bad += free_pages_check(page + i);
814         if (bad)
815                 return false;
816
817         reset_page_owner(page, order);
818
819         if (!PageHighMem(page)) {
820                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
821                                            PAGE_SIZE << order);
822                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
823                                            PAGE_SIZE << order);
824         }
825         arch_free_page(page, order);
826         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
827
828         return true;
829 }
830
831 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
832 {
833         unsigned long flags;
834         int migratetype;
835         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
836
837         if (!free_pages_prepare(page, order))
838                 return;
839
840         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
841         local_irq_save(flags);
842         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
843         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
844         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
845         local_irq_restore(flags);
846 }
847
848 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
849 {
850         unsigned int nr_pages = 1 << order;
851         struct page *p = page;
852         unsigned int loop;
853
854         prefetchw(p);
855         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
856                 prefetchw(p + 1);
857                 __ClearPageReserved(p);
858                 set_page_count(p, 0);
859         }
860         __ClearPageReserved(p);
861         set_page_count(p, 0);
862
863         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
864         set_page_refcounted(page);
865         __free_pages(page, order);
866 }
867
868 #ifdef CONFIG_CMA
869 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
870 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
871 {
872         unsigned i = pageblock_nr_pages;
873         struct page *p = page;
874
875         do {
876                 __ClearPageReserved(p);
877                 set_page_count(p, 0);
878         } while (++p, --i);
879
880         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
881
882         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
883                 i = pageblock_nr_pages;
884                 p = page;
885                 do {
886                         set_page_refcounted(p);
887                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
888                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
889                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
890         } else {
891                 set_page_refcounted(page);
892                 __free_pages(page, pageblock_order);
893         }
894
895         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
896 }
897 #endif
898
899 /*
900  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
901  * Please do not alter this order without good reasons and regression
902  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
903  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
904  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
905  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
906  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
907  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
908  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
909  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
910  *
911  * -- nyc
912  */
913 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
914         int low, int high, struct free_area *area,
915         int migratetype)
916 {
917         unsigned long size = 1 << high;
918
919         while (high > low) {
920                 area--;
921                 high--;
922                 size >>= 1;
923                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
924
925                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
926                         debug_guardpage_enabled() &&
927                         high < debug_guardpage_minorder()) {
928                         /*
929                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
930                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
931                          * Corresponding page table entries will not be touched,
932                          * pages will stay not present in virtual address space
933                          */
934                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
935                         continue;
936                 }
937                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
938                 area->nr_free++;
939                 set_page_order(&page[size], high);
940         }
941 }
942
943 /*
944  * This page is about to be returned from the page allocator
945  */
946 static inline int check_new_page(struct page *page)
947 {
948         const char *bad_reason = NULL;
949         unsigned long bad_flags = 0;
950
951         if (unlikely(page_mapcount(page)))
952                 bad_reason = "nonzero mapcount";
953         if (unlikely(page->mapping != NULL))
954                 bad_reason = "non-NULL mapping";
955         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
956                 bad_reason = "nonzero _count";
957         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
958                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
959                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
960         }
961 #ifdef CONFIG_MEMCG
962         if (unlikely(page->mem_cgroup))
963                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
964 #endif
965         if (unlikely(bad_reason)) {
966                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
967                 return 1;
968         }
969         return 0;
970 }
971
972 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
973 {
974         int i;
975
976         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
977                 struct page *p = page + i;
978                 if (unlikely(check_new_page(p)))
979                         return 1;
980         }
981
982         set_page_private(page, 0);
983         set_page_refcounted(page);
984
985         arch_alloc_page(page, order);
986         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
987
988         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
989                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
990
991         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
992                 prep_compound_page(page, order);
993
994         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
995
996         return 0;
997 }
998
999 /*
1000  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1001  * the smallest available page from the freelists
1002  */
1003 static inline
1004 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1005                                                 int migratetype)
1006 {
1007         unsigned int current_order;
1008         struct free_area *area;
1009         struct page *page;
1010
1011         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1012         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1013                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1014                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1015                         continue;
1016
1017                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1018                                                         struct page, lru);
1019                 list_del(&page->lru);
1020                 rmv_page_order(page);
1021                 area->nr_free--;
1022                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1023                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1024                 return page;
1025         }
1026
1027         return NULL;
1028 }
1029
1030
1031 /*
1032  * This array describes the order lists are fallen back to when
1033  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1034  */
1035 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1036         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1037         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1038 #ifdef CONFIG_CMA
1039         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1040         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1041 #else
1042         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1043 #endif
1044         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1045 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1046         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1047 #endif
1048 };
1049
1050 /*
1051  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1052  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1053  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1054  */
1055 int move_freepages(struct zone *zone,
1056                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1057                           int migratetype)
1058 {
1059         struct page *page;
1060         unsigned long order;
1061         int pages_moved = 0;
1062
1063 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1064         /*
1065          * page_zone is not safe to call in this context when
1066          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1067          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1068          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1069          * grouping pages by mobility
1070          */
1071         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1072 #endif
1073
1074         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1075                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1076                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1077
1078                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1079                         page++;
1080                         continue;
1081                 }
1082
1083                 if (!PageBuddy(page)) {
1084                         page++;
1085                         continue;
1086                 }
1087
1088                 order = page_order(page);
1089                 list_move(&page->lru,
1090                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1091                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1092                 page += 1 << order;
1093                 pages_moved += 1 << order;
1094         }
1095
1096         return pages_moved;
1097 }
1098
1099 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1100                                 int migratetype)
1101 {
1102         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1103         struct page *start_page, *end_page;
1104
1105         start_pfn = page_to_pfn(page);
1106         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1107         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1108         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1109         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1110
1111         /* Do not cross zone boundaries */
1112         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1113                 start_page = page;
1114         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1115                 return 0;
1116
1117         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1118 }
1119
1120 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1121                                         int start_order, int migratetype)
1122 {
1123         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1124
1125         while (nr_pageblocks--) {
1126                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1127                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1128         }
1129 }
1130
1131 /*
1132  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1133  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1134  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1135  *
1136  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1137  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1138  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1139  *
1140  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1141  * if it was unchanged).
1142  */
1143 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1144                                   int start_type, int fallback_type)
1145 {
1146         int current_order = page_order(page);
1147
1148         /*
1149          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1150          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1151          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1152          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1153          */
1154         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1155                 return fallback_type;
1156
1157         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1158         if (current_order >= pageblock_order) {
1159                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1160                 return start_type;
1161         }
1162
1163         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1164             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1165             page_group_by_mobility_disabled) {
1166                 int pages;
1167
1168                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1169
1170                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1171                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1172                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1173
1174                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1175                         return start_type;
1176                 }
1177
1178         }
1179
1180         return fallback_type;
1181 }
1182
1183 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1184 static inline struct page *
1185 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1186 {
1187         struct free_area *area;
1188         unsigned int current_order;
1189         struct page *page;
1190         int migratetype, new_type, i;
1191
1192         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1193         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1194                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1195                                 --current_order) {
1196                 for (i = 0;; i++) {
1197                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1198
1199                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1200                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1201                                 break;
1202
1203                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1204                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1205                                 continue;
1206
1207                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1208                                         struct page, lru);
1209                         area->nr_free--;
1210
1211                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1212                                                           start_migratetype,
1213                                                           migratetype);
1214
1215                         /* Remove the page from the freelists */
1216                         list_del(&page->lru);
1217                         rmv_page_order(page);
1218
1219                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1220                                new_type);
1221                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1222                          * migratetype depending on the decisions in
1223                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1224                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1225                          */
1226                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1227
1228                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1229                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1230
1231                         return page;
1232                 }
1233         }
1234
1235         return NULL;
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1240  * Call me with the zone->lock already held.
1241  */
1242 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1243                                                 int migratetype)
1244 {
1245         struct page *page;
1246
1247 retry_reserve:
1248         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1249
1250         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1251                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1252
1253                 /*
1254                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1255                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1256                  * and we want just one call site
1257                  */
1258                 if (!page) {
1259                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1260                         goto retry_reserve;
1261                 }
1262         }
1263
1264         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1265         return page;
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1270  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1271  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1272  */
1273 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1274                         unsigned long count, struct list_head *list,
1275                         int migratetype, bool cold)
1276 {
1277         int i;
1278
1279         spin_lock(&zone->lock);
1280         for (i = 0; i < count; ++i) {
1281                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1282                 if (unlikely(page == NULL))
1283                         break;
1284
1285                 /*
1286                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1287                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1288                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1289                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1290                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1291                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1292                  * properly.
1293                  */
1294                 if (likely(!cold))
1295                         list_add(&page->lru, list);
1296                 else
1297                         list_add_tail(&page->lru, list);
1298                 list = &page->lru;
1299                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1300                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1301                                               -(1 << order));
1302         }
1303         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1304         spin_unlock(&zone->lock);
1305         return i;
1306 }
1307
1308 #ifdef CONFIG_NUMA
1309 /*
1310  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1311  * currently executing processor on remote nodes after they have
1312  * expired.
1313  *
1314  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1315  * a single processor.
1316  */
1317 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1318 {
1319         unsigned long flags;
1320         int to_drain, batch;
1321
1322         local_irq_save(flags);
1323         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1324         to_drain = min(pcp->count, batch);
1325         if (to_drain > 0) {
1326                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1327                 pcp->count -= to_drain;
1328         }
1329         local_irq_restore(flags);
1330 }
1331 #endif
1332
1333 /*
1334  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1335  *
1336  * The processor must either be the current processor and the
1337  * thread pinned to the current processor or a processor that
1338  * is not online.
1339  */
1340 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1341 {
1342         unsigned long flags;
1343         struct per_cpu_pageset *pset;
1344         struct per_cpu_pages *pcp;
1345
1346         local_irq_save(flags);
1347         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1348
1349         pcp = &pset->pcp;
1350         if (pcp->count) {
1351                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1352                 pcp->count = 0;
1353         }
1354         local_irq_restore(flags);
1355 }
1356
1357 /*
1358  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1359  *
1360  * The processor must either be the current processor and the
1361  * thread pinned to the current processor or a processor that
1362  * is not online.
1363  */
1364 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1365 {
1366         struct zone *zone;
1367
1368         for_each_populated_zone(zone) {
1369                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1375  *
1376  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1377  * the single zone's pages.
1378  */
1379 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1380 {
1381         int cpu = smp_processor_id();
1382
1383         if (zone)
1384                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1385         else
1386                 drain_pages(cpu);
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1391  *
1392  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1393  *
1394  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1395  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1396  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1397  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1398  * before the call to on_each_cpu_mask().
1399  */
1400 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1401 {
1402         int cpu;
1403
1404         /*
1405          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1406          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1407          */
1408         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1409
1410         /*
1411          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1412          * as offline notification will cause the notified
1413          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1414          * disables preemption as part of its processing
1415          */
1416         for_each_online_cpu(cpu) {
1417                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1418                 struct zone *z;
1419                 bool has_pcps = false;
1420
1421                 if (zone) {
1422                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1423                         if (pcp->pcp.count)
1424                                 has_pcps = true;
1425                 } else {
1426                         for_each_populated_zone(z) {
1427                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1428                                 if (pcp->pcp.count) {
1429                                         has_pcps = true;
1430                                         break;
1431                                 }
1432                         }
1433                 }
1434
1435                 if (has_pcps)
1436                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1437                 else
1438                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1439         }
1440         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1441                                                                 zone, 1);
1442 }
1443
1444 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1445
1446 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1447 {
1448         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1449         unsigned long flags;
1450         unsigned int order, t;
1451         struct list_head *curr;
1452
1453         if (zone_is_empty(zone))
1454                 return;
1455
1456         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1457
1458         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1459         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1460                 if (pfn_valid(pfn)) {
1461                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1462
1463                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1464                                 swsusp_unset_page_free(page);
1465                 }
1466
1467         for_each_migratetype_order(order, t) {
1468                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1469                         unsigned long i;
1470
1471                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1472                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1473                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1474                 }
1475         }
1476         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1477 }
1478 #endif /* CONFIG_PM */
1479
1480 /*
1481  * Free a 0-order page
1482  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1483  */
1484 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1485 {
1486         struct zone *zone = page_zone(page);
1487         struct per_cpu_pages *pcp;
1488         unsigned long flags;
1489         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1490         int migratetype;
1491
1492         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1493                 return;
1494
1495         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1496         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1497         local_irq_save(flags);
1498         __count_vm_event(PGFREE);
1499
1500         /*
1501          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1502          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1503          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1504          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1505          * excessively into the page allocator
1506          */
1507         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1508                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1509                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1510                         goto out;
1511                 }
1512                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1513         }
1514
1515         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1516         if (!cold)
1517                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1518         else
1519                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1520         pcp->count++;
1521         if (pcp->count >= pcp->high) {
1522                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1523                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1524                 pcp->count -= batch;
1525         }
1526
1527 out:
1528         local_irq_restore(flags);
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Free a list of 0-order pages
1533  */
1534 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1535 {
1536         struct page *page, *next;
1537
1538         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1539                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1540                 free_hot_cold_page(page, cold);
1541         }
1542 }
1543
1544 /*
1545  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1546  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1547  * Each sub-page must be freed individually.
1548  *
1549  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1550  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1551  */
1552 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1553 {
1554         int i;
1555
1556         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1557         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1558
1559 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1560         /*
1561          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1562          * otherwise free the whole shadow.
1563          */
1564         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1565                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1566 #endif
1567
1568         set_page_owner(page, 0, 0);
1569         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1570                 set_page_refcounted(page + i);
1571                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1572         }
1573 }
1574 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1575
1576 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1577 {
1578         unsigned long watermark;
1579         struct zone *zone;
1580         int mt;
1581
1582         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1583
1584         zone = page_zone(page);
1585         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1586
1587         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1588                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1589                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1590                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1591                         return 0;
1592
1593                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1594         }
1595
1596         /* Remove page from free list */
1597         list_del(&page->lru);
1598         zone->free_area[order].nr_free--;
1599         rmv_page_order(page);
1600
1601         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1602         if (order >= pageblock_order - 1) {
1603                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1604                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1605                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1606                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1607                                 set_pageblock_migratetype(page,
1608                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1609                 }
1610         }
1611
1612         set_page_owner(page, order, 0);
1613         return 1UL << order;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1618  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1619  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1620  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1621  * are enabled.
1622  *
1623  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1624  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1625  */
1626 int split_free_page(struct page *page)
1627 {
1628         unsigned int order;
1629         int nr_pages;
1630
1631         order = page_order(page);
1632
1633         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1634         if (!nr_pages)
1635                 return 0;
1636
1637         /* Split into individual pages */
1638         set_page_refcounted(page);
1639         split_page(page, order);
1640         return nr_pages;
1641 }
1642
1643 /*
1644  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1645  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1646  * or two.
1647  */
1648 static inline
1649 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1650                         struct zone *zone, unsigned int order,
1651                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1652 {
1653         unsigned long flags;
1654         struct page *page;
1655         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1656
1657 again:
1658         if (likely(order == 0)) {
1659                 struct per_cpu_pages *pcp;
1660                 struct list_head *list;
1661
1662                 local_irq_save(flags);
1663                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1664                 list = &pcp->lists[migratetype];
1665                 if (list_empty(list)) {
1666                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1667                                         pcp->batch, list,
1668                                         migratetype, cold);
1669                         if (unlikely(list_empty(list)))
1670                                 goto failed;
1671                 }
1672
1673                 if (cold)
1674                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1675                 else
1676                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1677
1678                 list_del(&page->lru);
1679                 pcp->count--;
1680         } else {
1681                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1682                         /*
1683                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1684                          *
1685                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1686                          * properly detect and handle allocation failures.
1687                          *
1688                          * We most definitely don't want callers attempting to
1689                          * allocate greater than order-1 page units with
1690                          * __GFP_NOFAIL.
1691                          */
1692                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1693                 }
1694                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1695                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1696                 spin_unlock(&zone->lock);
1697                 if (!page)
1698                         goto failed;
1699                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1700                                           get_freepage_migratetype(page));
1701         }
1702
1703         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1704         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1705             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1706                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1707
1708         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1709         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1710         local_irq_restore(flags);
1711
1712         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1713         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1714                 goto again;
1715         return page;
1716
1717 failed:
1718         local_irq_restore(flags);
1719         return NULL;
1720 }
1721
1722 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1723
1724 static struct {
1725         struct fault_attr attr;
1726
1727         u32 ignore_gfp_highmem;
1728         u32 ignore_gfp_wait;
1729         u32 min_order;
1730 } fail_page_alloc = {
1731         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1732         .ignore_gfp_wait = 1,
1733         .ignore_gfp_highmem = 1,
1734         .min_order = 1,
1735 };
1736
1737 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1738 {
1739         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1740 }
1741 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1742
1743 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1744 {
1745         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1746                 return false;
1747         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1748                 return false;
1749         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1750                 return false;
1751         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1752                 return false;
1753
1754         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1755 }
1756
1757 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1758
1759 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1760 {
1761         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1762         struct dentry *dir;
1763
1764         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1765                                         &fail_page_alloc.attr);
1766         if (IS_ERR(dir))
1767                 return PTR_ERR(dir);
1768
1769         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1770                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1771                 goto fail;
1772         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1773                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1774                 goto fail;
1775         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1776                                 &fail_page_alloc.min_order))
1777                 goto fail;
1778
1779         return 0;
1780 fail:
1781         debugfs_remove_recursive(dir);
1782
1783         return -ENOMEM;
1784 }
1785
1786 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1787
1788 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1789
1790 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1791
1792 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1793 {
1794         return false;
1795 }
1796
1797 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1798
1799 /*
1800  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1801  * of the allocation.
1802  */
1803 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1804                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1805                         long free_pages)
1806 {
1807         /* free_pages may go negative - that's OK */
1808         long min = mark;
1809         int o;
1810         long free_cma = 0;
1811
1812         free_pages -= (1 << order) - 1;
1813         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1814                 min -= min / 2;
1815         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1816                 min -= min / 4;
1817 #ifdef CONFIG_CMA
1818         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1819         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1820                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1821 #endif
1822
1823         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1824                 return false;
1825         for (o = 0; o < order; o++) {
1826                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1827                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1828
1829                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1830                 min >>= 1;
1831
1832                 if (free_pages <= min)
1833                         return false;
1834         }
1835         return true;
1836 }
1837
1838 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1839                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1840 {
1841         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1842                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1843 }
1844
1845 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1846                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1847 {
1848         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1849
1850         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1851                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1852
1853         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1854                                                                 free_pages);
1855 }
1856
1857 #ifdef CONFIG_NUMA
1858 /*
1859  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1860  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1861  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1862  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1863  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1864  *
1865  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1866  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1867  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1868  *
1869  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1870  * nothing and returns NULL.
1871  *
1872  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1873  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1874  *
1875  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1876  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1877  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1878  * quickly as we can.
1879  */
1880 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1881 {
1882         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1883         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1884
1885         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1886         if (!zlc)
1887                 return NULL;
1888
1889         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1890                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1891                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1892         }
1893
1894         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1895                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1896                                         &node_states[N_MEMORY];
1897         return allowednodes;
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1902  * if it is worth looking at further for free memory:
1903  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1904  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1905  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1906  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1907  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1908  * else return false (zero) if it is not.
1909  *
1910  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1911  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1912  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1913  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1914  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1915  * into the second scan of the zonelist.
1916  *
1917  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1918  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1919  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1920  * unturned looking for a free page.
1921  */
1922 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1923                                                 nodemask_t *allowednodes)
1924 {
1925         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1926         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1927         int n;                          /* node that zone *z is on */
1928
1929         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1930         if (!zlc)
1931                 return 1;
1932
1933         i = z - zonelist->_zonerefs;
1934         n = zlc->z_to_n[i];
1935
1936         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1937         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1938 }
1939
1940 /*
1941  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1942  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1943  * from that zone don't waste time re-examining it.
1944  */
1945 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1946 {
1947         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1948         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1949
1950         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1951         if (!zlc)
1952                 return;
1953
1954         i = z - zonelist->_zonerefs;
1955
1956         set_bit(i, zlc->fullzones);
1957 }
1958
1959 /*
1960  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1961  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1962  */
1963 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1964 {
1965         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1966
1967         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1968         if (!zlc)
1969                 return;
1970
1971         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1972 }
1973
1974 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1975 {
1976         return local_zone->node == zone->node;
1977 }
1978
1979 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1980 {
1981         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1982                                 RECLAIM_DISTANCE;
1983 }
1984
1985 #else   /* CONFIG_NUMA */
1986
1987 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1988 {
1989         return NULL;
1990 }
1991
1992 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1993                                 nodemask_t *allowednodes)
1994 {
1995         return 1;
1996 }
1997
1998 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1999 {
2000 }
2001
2002 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2003 {
2004 }
2005
2006 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2007 {
2008         return true;
2009 }
2010
2011 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2012 {
2013         return true;
2014 }
2015
2016 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2017
2018 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2019 {
2020         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2021
2022         do {
2023                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2024                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2025                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2026                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2027         } while (zone++ != preferred_zone);
2028 }
2029
2030 /*
2031  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2032  * a page.
2033  */
2034 static struct page *
2035 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
2036                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
2037                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
2038 {
2039         struct zoneref *z;
2040         struct page *page = NULL;
2041         struct zone *zone;
2042         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2043         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2044         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2045         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2046                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2047         int nr_fair_skipped = 0;
2048         bool zonelist_rescan;
2049
2050 zonelist_scan:
2051         zonelist_rescan = false;
2052
2053         /*
2054          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2055          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2056          */
2057         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2058                                                 high_zoneidx, nodemask) {
2059                 unsigned long mark;
2060
2061                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2062                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2063                                 continue;
2064                 if (cpusets_enabled() &&
2065                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2066                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2067                                 continue;
2068                 /*
2069                  * Distribute pages in proportion to the individual
2070                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2071                  * page was allocated in should have no effect on the
2072                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2073                  */
2074                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2075                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2076                                 break;
2077                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2078                                 nr_fair_skipped++;
2079                                 continue;
2080                         }
2081                 }
2082                 /*
2083                  * When allocating a page cache page for writing, we
2084                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2085                  * limit, such that no single zone holds more than its
2086                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2087                  * The dirty limits take into account the zone's
2088                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2089                  * should be able to balance it without having to
2090                  * write pages from its LRU list.
2091                  *
2092                  * This may look like it could increase pressure on
2093                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2094                  * before they are full.  But the pages that do spill
2095                  * over are limited as the lower zones are protected
2096                  * by this very same mechanism.  It should not become
2097                  * a practical burden to them.
2098                  *
2099                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2100                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2101                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2102                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2103                  * zones are together not big enough to reach the
2104                  * global limit.  The proper fix for these situations
2105                  * will require awareness of zones in the
2106                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2107                  */
2108                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2109                         continue;
2110
2111                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2112                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2113                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2114                         int ret;
2115
2116                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2117                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2118                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2119                                 goto try_this_zone;
2120
2121                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2122                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2123                                 /*
2124                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2125                                  * and before considering the first zone allowed
2126                                  * by the cpuset.
2127                                  */
2128                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2129                                 zlc_active = 1;
2130                                 did_zlc_setup = 1;
2131                         }
2132
2133                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2134                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2135                                 goto this_zone_full;
2136
2137                         /*
2138                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2139                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2140                          */
2141                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2142                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2143                                 continue;
2144
2145                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2146                         switch (ret) {
2147                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2148                                 /* did not scan */
2149                                 continue;
2150                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2151                                 /* scanned but unreclaimable */
2152                                 continue;
2153                         default:
2154                                 /* did we reclaim enough */
2155                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2156                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2157                                         goto try_this_zone;
2158
2159                                 /*
2160                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2161                                  * Only mark the zone full if checking the min
2162                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2163                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2164                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2165                                  * when the watermark is between the low and
2166                                  * min watermarks.
2167                                  */
2168                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2169                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2170                                         goto this_zone_full;
2171
2172                                 continue;
2173                         }
2174                 }
2175
2176 try_this_zone:
2177                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2178                                                 gfp_mask, migratetype);
2179                 if (page)
2180                         break;
2181 this_zone_full:
2182                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2183                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2184         }
2185
2186         if (page) {
2187                 /*
2188                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2189                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2190                  * that the caller is taking steps that will free more
2191                  * memory. The caller should avoid the page being used
2192                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2193                  */
2194                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2195                 return page;
2196         }
2197
2198         /*
2199          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2200          * local node.  However, the local node might have free pages left
2201          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2202          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2203          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2204          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2205          */
2206         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2207                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2208                 if (nr_fair_skipped) {
2209                         zonelist_rescan = true;
2210                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2211                 }
2212                 if (nr_online_nodes > 1)
2213                         zonelist_rescan = true;
2214         }
2215
2216         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2217                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2218                 zlc_active = 0;
2219                 zonelist_rescan = true;
2220         }
2221
2222         if (zonelist_rescan)
2223                 goto zonelist_scan;
2224
2225         return NULL;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2230  * meminfo in irq context.
2231  */
2232 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2233 {
2234         bool ret = false;
2235
2236 #if NODES_SHIFT > 8
2237         ret = in_interrupt();
2238 #endif
2239         return ret;
2240 }
2241
2242 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2243                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2244                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2245
2246 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2247 {
2248         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2249
2250         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2251             debug_guardpage_minorder() > 0)
2252                 return;
2253
2254         /*
2255          * This documents exceptions given to allocations in certain
2256          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2257          * of allowed nodes.
2258          */
2259         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2260                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2261                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2262                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2263         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2264                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2265
2266         if (fmt) {
2267                 struct va_format vaf;
2268                 va_list args;
2269
2270                 va_start(args, fmt);
2271
2272                 vaf.fmt = fmt;
2273                 vaf.va = &args;
2274
2275                 pr_warn("%pV", &vaf);
2276
2277                 va_end(args);
2278         }
2279
2280         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2281                 current->comm, order, gfp_mask);
2282
2283         dump_stack();
2284         if (!should_suppress_show_mem())
2285                 show_mem(filter);
2286 }
2287
2288 static inline int
2289 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2290                                 unsigned long did_some_progress,
2291                                 unsigned long pages_reclaimed)
2292 {
2293         /* Do not loop if specifically requested */
2294         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2295                 return 0;
2296
2297         /* Always retry if specifically requested */
2298         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2299                 return 1;
2300
2301         /*
2302          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2303          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2304          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2305          */
2306         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2307                 return 0;
2308
2309         /*
2310          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2311          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2312          * implementations.
2313          */
2314         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2315                 return 1;
2316
2317         /*
2318          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2319          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2320          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2321          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2322          * allocation still fails, we stop retrying.
2323          */
2324         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2325                 return 1;
2326
2327         return 0;
2328 }
2329
2330 static inline struct page *
2331 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2332         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2333         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2334         int classzone_idx, int migratetype)
2335 {
2336         struct page *page;
2337
2338         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2339         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2340                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2341                 return NULL;
2342         }
2343
2344         /*
2345          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2346          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2347          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2348          * See freeze_processes.
2349          */
2350         note_oom_kill();
2351
2352         /*
2353          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2354          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2355          * we're still under heavy pressure.
2356          */
2357         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2358                 order, zonelist, high_zoneidx,
2359                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2360                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2361         if (page)
2362                 goto out;
2363
2364         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2365                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2366                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2367                         goto out;
2368                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2369                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2370                         goto out;
2371                 /*
2372                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2373                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2374                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2375                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2376                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2377                  */
2378                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2379                         goto out;
2380         }
2381         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2382         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2383
2384 out:
2385         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2386         return page;
2387 }
2388
2389 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2390 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2391 static struct page *
2392 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2393         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2394         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2395         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2396         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2397 {
2398         unsigned long compact_result;
2399         struct page *page;
2400
2401         if (!order)
2402                 return NULL;
2403
2404         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2405         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2406                                                 nodemask, mode,
2407                                                 contended_compaction,
2408                                                 alloc_flags, classzone_idx);
2409         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2410
2411         switch (compact_result) {
2412         case COMPACT_DEFERRED:
2413                 *deferred_compaction = true;
2414                 /* fall-through */
2415         case COMPACT_SKIPPED:
2416                 return NULL;
2417         default:
2418                 break;
2419         }
2420
2421         /*
2422          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2423          * count a compaction stall
2424          */
2425         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2426
2427         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2428                         order, zonelist, high_zoneidx,
2429                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2430                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2431
2432         if (page) {
2433                 struct zone *zone = page_zone(page);
2434
2435                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2436                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2437                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2438                 return page;
2439         }
2440
2441         /*
2442          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2443          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2444          */
2445         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2446
2447         cond_resched();
2448
2449         return NULL;
2450 }
2451 #else
2452 static inline struct page *
2453 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2454         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2455         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2456         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2457         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2458 {
2459         return NULL;
2460 }
2461 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2462
2463 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2464 static int
2465 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2466                   nodemask_t *nodemask)
2467 {
2468         struct reclaim_state reclaim_state;
2469         int progress;
2470
2471         cond_resched();
2472
2473         /* We now go into synchronous reclaim */
2474         cpuset_memory_pressure_bump();
2475         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2476         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2477         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2478         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2479
2480         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2481
2482         current->reclaim_state = NULL;
2483         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2484         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2485
2486         cond_resched();
2487
2488         return progress;
2489 }
2490
2491 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2492 static inline struct page *
2493 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2494         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2495         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2496         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2497 {
2498         struct page *page = NULL;
2499         bool drained = false;
2500
2501         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2502                                                nodemask);
2503         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2504                 return NULL;
2505
2506         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2507         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2508                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2509
2510 retry:
2511         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2512                                         zonelist, high_zoneidx,
2513                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2514                                         preferred_zone, classzone_idx,
2515                                         migratetype);
2516
2517         /*
2518          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2519          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2520          */
2521         if (!page && !drained) {
2522                 drain_all_pages(NULL);
2523                 drained = true;
2524                 goto retry;
2525         }
2526
2527         return page;
2528 }
2529
2530 /*
2531  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2532  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2533  */
2534 static inline struct page *
2535 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2536         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2537         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2538         int classzone_idx, int migratetype)
2539 {
2540         struct page *page;
2541
2542         do {
2543                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2544                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2545                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2546
2547                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2548                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2549         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2550
2551         return page;
2552 }
2553
2554 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2555                              struct zonelist *zonelist,
2556                              enum zone_type high_zoneidx,
2557                              struct zone *preferred_zone,
2558                              nodemask_t *nodemask)
2559 {
2560         struct zoneref *z;
2561         struct zone *zone;
2562
2563         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2564                                                 high_zoneidx, nodemask)
2565                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2566 }
2567
2568 static inline int
2569 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2570 {
2571         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2572         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2573
2574         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2575         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2576
2577         /*
2578          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2579          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2580          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2581          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2582          */
2583         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2584
2585         if (atomic) {
2586                 /*
2587                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2588                  * if it can't schedule.
2589                  */
2590                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2591                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2592                 /*
2593                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2594                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2595                  */
2596                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2597         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2598                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2599
2600         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2601                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2602                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2603                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2604                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2605                 else if (!in_interrupt() &&
2606                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2607                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2608                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2609         }
2610 #ifdef CONFIG_CMA
2611         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2612                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2613 #endif
2614         return alloc_flags;
2615 }
2616
2617 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2618 {
2619         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2620 }
2621
2622 static inline struct page *
2623 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2624         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2625         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2626         int classzone_idx, int migratetype)
2627 {
2628         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2629         struct page *page = NULL;
2630         int alloc_flags;
2631         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2632         unsigned long did_some_progress;
2633         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2634         bool deferred_compaction = false;
2635         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2636
2637         /*
2638          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2639          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2640          * be using allocators in order of preference for an area that is
2641          * too large.
2642          */
2643         if (order >= MAX_ORDER) {
2644                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2645                 return NULL;
2646         }
2647
2648         /*
2649          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2650          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2651          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2652          * using a larger set of nodes after it has established that the
2653          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2654          * over allocated.
2655          */
2656         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2657             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2658                 goto nopage;
2659
2660 restart:
2661         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2662                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2663                                 preferred_zone, nodemask);
2664
2665         /*
2666          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2667          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2668          * to how we want to proceed.
2669          */
2670         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2671
2672         /*
2673          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2674          * cpusets.
2675          */
2676         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2677                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2678                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2679                                 NULL, &preferred_zone);
2680                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2681         }
2682
2683 rebalance:
2684         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2685         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2686                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2687                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2688         if (page)
2689                 goto got_pg;
2690
2691         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2692         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2693                 /*
2694                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2695                  * the allocation is high priority and these type of
2696                  * allocations are system rather than user orientated
2697                  */
2698                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2699
2700                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2701                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2702                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2703                 if (page) {
2704                         goto got_pg;
2705                 }
2706         }
2707
2708         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2709         if (!wait) {
2710                 /*
2711                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2712                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2713                  * type of allocation to fail.
2714                  */
2715                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2716                 goto nopage;
2717         }
2718
2719         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2720         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2721                 goto nopage;
2722
2723         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2724         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2725                 goto nopage;
2726
2727         /*
2728          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2729          * attempts after direct reclaim are synchronous
2730          */
2731         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2732                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2733                                         preferred_zone,
2734                                         classzone_idx, migratetype,
2735                                         migration_mode, &contended_compaction,
2736                                         &deferred_compaction);
2737         if (page)
2738                 goto got_pg;
2739
2740         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2741         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2742                 /*
2743                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2744                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2745                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2746                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2747                  * instead of entering direct reclaim.
2748                  */
2749                 if (deferred_compaction)
2750                         goto nopage;
2751
2752                 /*
2753                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2754                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2755                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2756                  * so we fallback to base pages instead.
2757                  */
2758                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2759                         goto nopage;
2760
2761                 /*
2762                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2763                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2764                  * khugepaged trying to collapse.
2765                  */
2766                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2767                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2768                         goto nopage;
2769         }
2770
2771         /*
2772          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2773          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2774          * khugepaged trying to collapse.
2775          */
2776         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2777                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2778                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2779
2780         /* Try direct reclaim and then allocating */
2781         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2782                                         zonelist, high_zoneidx,
2783                                         nodemask,
2784                                         alloc_flags, preferred_zone,
2785                                         classzone_idx, migratetype,
2786                                         &did_some_progress);
2787         if (page)
2788                 goto got_pg;
2789
2790         /*
2791          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2792          * running out of options and have to consider going OOM
2793          */
2794         if (!did_some_progress) {
2795                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2796                         if (oom_killer_disabled)
2797                                 goto nopage;
2798                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2799                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2800                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2801                                 goto nopage;
2802                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2803                                         zonelist, high_zoneidx,
2804                                         nodemask, preferred_zone,
2805                                         classzone_idx, migratetype);
2806                         if (page)
2807                                 goto got_pg;
2808
2809                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2810                                 /*
2811                                  * The oom killer is not called for high-order
2812                                  * allocations that may fail, so if no progress
2813                                  * is being made, there are no other options and
2814                                  * retrying is unlikely to help.
2815                                  */
2816                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2817                                         goto nopage;
2818                                 /*
2819                                  * The oom killer is not called for lowmem
2820                                  * allocations to prevent needlessly killing
2821                                  * innocent tasks.
2822                                  */
2823                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2824                                         goto nopage;
2825                         }
2826
2827                         goto restart;
2828                 }
2829         }
2830
2831         /* Check if we should retry the allocation */
2832         pages_reclaimed += did_some_progress;
2833         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2834                                                 pages_reclaimed)) {
2835                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2836                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2837                 goto rebalance;
2838         } else {
2839                 /*
2840                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2841                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2842                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2843                  */
2844                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2845                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2846                                         preferred_zone,
2847                                         classzone_idx, migratetype,
2848                                         migration_mode, &contended_compaction,
2849                                         &deferred_compaction);
2850                 if (page)
2851                         goto got_pg;
2852         }
2853
2854 nopage:
2855         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2856         return page;
2857 got_pg:
2858         if (kmemcheck_enabled)
2859                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2860
2861         return page;
2862 }
2863
2864 /*
2865  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2866  */
2867 struct page *
2868 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2869                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2870 {
2871         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2872         struct zone *preferred_zone;
2873         struct zoneref *preferred_zoneref;
2874         struct page *page = NULL;
2875         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2876         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2877         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2878         int classzone_idx;
2879
2880         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2881
2882         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2883
2884         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2885
2886         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2887                 return NULL;
2888
2889         /*
2890          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2891          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2892          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2893          */
2894         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2895                 return NULL;
2896
2897         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2898                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2899
2900 retry_cpuset:
2901         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2902
2903         /* The preferred zone is used for statistics later */
2904         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2905                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2906                                 &preferred_zone);
2907         if (!preferred_zone)
2908                 goto out;
2909         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2910
2911         /* First allocation attempt */
2912         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2913                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2914                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2915         if (unlikely(!page)) {
2916                 /*
2917                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2918                  * can deadlock because I/O on the device might not
2919                  * complete.
2920                  */
2921                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2922                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2923                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2924                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2925         }
2926
2927         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2928
2929 out:
2930         /*
2931          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2932          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2933          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2934          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2935          */
2936         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2937                 goto retry_cpuset;
2938
2939         return page;
2940 }
2941 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2942
2943 /*
2944  * Common helper functions.
2945  */
2946 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2947 {
2948         struct page *page;
2949
2950         /*
2951          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2952          * a highmem page
2953          */
2954         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2955
2956         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2957         if (!page)
2958                 return 0;
2959         return (unsigned long) page_address(page);
2960 }
2961 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2962
2963 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2964 {
2965         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2966 }
2967 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2968
2969 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2970 {
2971         if (put_page_testzero(page)) {
2972                 if (order == 0)
2973                         free_hot_cold_page(page, false);
2974                 else
2975                         __free_pages_ok(page, order);
2976         }
2977 }
2978
2979 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2980
2981 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2982 {
2983         if (addr != 0) {
2984                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2985                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2986         }
2987 }
2988
2989 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2990
2991 /*
2992  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2993  * of the current memory cgroup.
2994  *
2995  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2996  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2997  */
2998 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2999 {
3000         struct page *page;
3001         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3002
3003         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3004                 return NULL;
3005         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3006         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3007         return page;
3008 }
3009
3010 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3011 {
3012         struct page *page;
3013         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3014
3015         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3016                 return NULL;
3017         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3018         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3019         return page;
3020 }
3021
3022 /*
3023  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3024  * alloc_kmem_pages.
3025  */
3026 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3027 {
3028         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3029         __free_pages(page, order);
3030 }
3031
3032 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3033 {
3034         if (addr != 0) {
3035                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3036                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3037         }
3038 }
3039
3040 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3041 {
3042         if (addr) {
3043                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3044                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3045
3046                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3047                 while (used < alloc_end) {
3048                         free_page(used);
3049                         used += PAGE_SIZE;
3050                 }
3051         }
3052         return (void *)addr;
3053 }
3054
3055 /**
3056  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3057  * @size: the number of bytes to allocate
3058  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3059  *
3060  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3061  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3062  * allocate memory in power-of-two pages.
3063  *
3064  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3065  *
3066  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3067  */
3068 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3069 {
3070         unsigned int order = get_order(size);
3071         unsigned long addr;
3072
3073         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3074         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3075 }
3076 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3077
3078 /**
3079  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3080  *                         pages on a node.
3081  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3082  * @size: the number of bytes to allocate
3083  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3084  *
3085  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3086  * back.
3087  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3088  * but is not exact.
3089  */
3090 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3091 {
3092         unsigned order = get_order(size);
3093         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3094         if (!p)
3095                 return NULL;
3096         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3097 }
3098
3099 /**
3100  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3101  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3102  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3103  *
3104  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3105  */
3106 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3107 {
3108         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3109         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3110
3111         while (addr < end) {
3112                 free_page(addr);
3113                 addr += PAGE_SIZE;
3114         }
3115 }
3116 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3117
3118 /**
3119  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3120  * @offset: The zone index of the highest zone
3121  *
3122  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3123  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3124  * zone, the number of pages is calculated as:
3125  *     managed_pages - high_pages
3126  */
3127 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3128 {
3129         struct zoneref *z;
3130         struct zone *zone;
3131
3132         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3133         unsigned long sum = 0;
3134
3135         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3136
3137         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3138                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3139                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3140                 if (size > high)
3141                         sum += size - high;
3142         }
3143
3144         return sum;
3145 }
3146
3147 /**
3148  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3149  *
3150  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3151  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3152  */
3153 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3154 {
3155         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3156 }
3157 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3158
3159 /**
3160  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3161  *
3162  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3163  * high watermark within all zones.
3164  */
3165 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3166 {
3167         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3168 }
3169
3170 static inline void show_node(struct zone *zone)
3171 {
3172         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3173                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3174 }
3175
3176 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3177 {
3178         val->totalram = totalram_pages;
3179         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3180         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3181         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3182         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3183         val->freehigh = nr_free_highpages();
3184         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3185 }
3186
3187 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3188
3189 #ifdef CONFIG_NUMA
3190 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3191 {
3192         int zone_type;          /* needs to be signed */
3193         unsigned long managed_pages = 0;
3194         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3195
3196         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3197                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3198         val->totalram = managed_pages;
3199         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3200         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3202         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3203         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3204                         NR_FREE_PAGES);
3205 #else
3206         val->totalhigh = 0;
3207         val->freehigh = 0;
3208 #endif
3209         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3210 }
3211 #endif
3212
3213 /*
3214  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3215  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3216  */
3217 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3218 {
3219         bool ret = false;
3220         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3221
3222         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3223                 goto out;
3224
3225         do {
3226                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3227                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3228         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3229 out:
3230         return ret;
3231 }
3232
3233 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3234
3235 static void show_migration_types(unsigned char type)
3236 {
3237         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3238                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3239                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3240                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3241                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3242 #ifdef CONFIG_CMA
3243                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3244 #endif
3245 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3246                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3247 #endif
3248         };
3249         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3250         char *p = tmp;
3251         int i;
3252
3253         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3254                 if (type & (1 << i))
3255                         *p++ = types[i];
3256         }
3257
3258         *p = '\0';
3259         printk("(%s) ", tmp);
3260 }
3261
3262 /*
3263  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3264  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3265  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3266  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3267  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3268  */
3269 void show_free_areas(unsigned int filter)
3270 {
3271         int cpu;
3272         struct zone *zone;
3273
3274         for_each_populated_zone(zone) {
3275                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3276                         continue;
3277                 show_node(zone);
3278                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3279
3280                 for_each_online_cpu(cpu) {
3281                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3282
3283                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3284
3285                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3286                                cpu, pageset->pcp.high,
3287                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3288                 }
3289         }
3290
3291         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3292                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3293                 " unevictable:%lu"
3294                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3295                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3296                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3297                 " free_cma:%lu\n",
3298                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3299                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3300                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3301                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3302                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3303                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3304                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3305                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3306                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3307                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3308                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3309                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3310                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3311                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3312                 global_page_state(NR_SHMEM),
3313                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3314                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3315                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3316
3317         for_each_populated_zone(zone) {
3318                 int i;
3319
3320                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3321                         continue;
3322                 show_node(zone);
3323                 printk("%s"
3324                         " free:%lukB"
3325                         " min:%lukB"
3326                         " low:%lukB"
3327                         " high:%lukB"
3328                         " active_anon:%lukB"
3329                         " inactive_anon:%lukB"
3330                         " active_file:%lukB"
3331                         " inactive_file:%lukB"
3332                         " unevictable:%lukB"
3333                         " isolated(anon):%lukB"
3334                         " isolated(file):%lukB"
3335                         " present:%lukB"
3336                         " managed:%lukB"
3337                         " mlocked:%lukB"
3338                         " dirty:%lukB"
3339                         " writeback:%lukB"
3340                         " mapped:%lukB"
3341                         " shmem:%lukB"
3342                         " slab_reclaimable:%lukB"
3343                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3344                         " kernel_stack:%lukB"
3345                         " pagetables:%lukB"
3346                         " unstable:%lukB"
3347                         " bounce:%lukB"
3348                         " free_cma:%lukB"
3349                         " writeback_tmp:%lukB"
3350                         " pages_scanned:%lu"
3351                         " all_unreclaimable? %s"
3352                         "\n",
3353                         zone->name,
3354                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3355                         K(min_wmark_pages(zone)),
3356                         K(low_wmark_pages(zone)),
3357                         K(high_wmark_pages(zone)),
3358                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3359                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3360                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3361                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3362                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3363                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3364                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3365                         K(zone->present_pages),
3366                         K(zone->managed_pages),
3367                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3368                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3369                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3370                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3371                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3372                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3373                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3374                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3375                                 THREAD_SIZE / 1024,
3376                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3377                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3378                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3379                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3380                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3381                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3382                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3383                         );
3384                 printk("lowmem_reserve[]:");
3385                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3386                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3387                 printk("\n");
3388         }
3389
3390         for_each_populated_zone(zone) {
3391                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3392                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3393
3394                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3395                         continue;
3396                 show_node(zone);
3397                 printk("%s: ", zone->name);
3398
3399                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3400                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3401                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3402                         int type;
3403
3404                         nr[order] = area->nr_free;
3405                         total += nr[order] << order;
3406
3407                         types[order] = 0;
3408                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3409                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3410                                         types[order] |= 1 << type;
3411                         }
3412                 }
3413                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3414                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3415                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3416                         if (nr[order])
3417                                 show_migration_types(types[order]);
3418                 }
3419                 printk("= %lukB\n", K(total));
3420         }
3421
3422         hugetlb_show_meminfo();
3423
3424         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3425
3426         show_swap_cache_info();
3427 }
3428
3429 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3430 {
3431         zoneref->zone = zone;
3432         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Builds allocation fallback zone lists.
3437  *
3438  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3439  */
3440 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3441                                 int nr_zones)
3442 {
3443         struct zone *zone;
3444         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3445
3446         do {
3447                 zone_type--;
3448                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3449                 if (populated_zone(zone)) {
3450                         zoneref_set_zone(zone,
3451                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3452                         check_highest_zone(zone_type);
3453                 }
3454         } while (zone_type);
3455
3456         return nr_zones;
3457 }
3458
3459
3460 /*
3461  *  zonelist_order:
3462  *  0 = automatic detection of better ordering.
3463  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3464  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3465  *
3466  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3467  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3468  */
3469 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3470 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3471 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3472
3473 /* zonelist order in the kernel.
3474  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3475  */
3476 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3477 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3478
3479
3480 #ifdef CONFIG_NUMA
3481 /* The value user specified ....changed by config */
3482 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3483 /* string for sysctl */
3484 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3485 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3486
3487 /*
3488  * interface for configure zonelist ordering.
3489  * command line option "numa_zonelist_order"
3490  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3491  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3492  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3493  */
3494
3495 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3496 {
3497         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3498                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3499         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3500                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3501         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3502                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3503         } else {
3504                 printk(KERN_WARNING
3505                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3506                         "%s\n", s);
3507                 return -EINVAL;
3508         }
3509         return 0;
3510 }
3511
3512 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3513 {
3514         int ret;
3515
3516         if (!s)
3517                 return 0;
3518
3519         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3520         if (ret == 0)
3521                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3522
3523         return ret;
3524 }
3525 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3526
3527 /*
3528  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3529  */
3530 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3531                 void __user *buffer, size_t *length,
3532                 loff_t *ppos)
3533 {
3534         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3535         int ret;
3536         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3537
3538         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3539         if (write) {
3540                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3541                         ret = -EINVAL;
3542                         goto out;
3543                 }
3544                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3545         }
3546         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3547         if (ret)
3548                 goto out;
3549         if (write) {
3550                 int oldval = user_zonelist_order;
3551
3552                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3553                 if (ret) {
3554                         /*
3555                          * bogus value.  restore saved string
3556                          */
3557                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3558                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3559                         user_zonelist_order = oldval;
3560                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3561                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3562                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3563                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3564                 }
3565         }
3566 out:
3567         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3568         return ret;
3569 }
3570
3571
3572 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3573 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3574
3575 /**
3576  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3577  * @node: node whose fallback list we're appending
3578  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3579  *
3580  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3581  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3582  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3583  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3584  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3585  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3586  * on them otherwise.
3587  * It returns -1 if no node is found.
3588  */
3589 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3590 {
3591         int n, val;
3592         int min_val = INT_MAX;
3593         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3594         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3595
3596         /* Use the local node if we haven't already */
3597         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3598                 node_set(node, *used_node_mask);
3599                 return node;
3600         }
3601
3602         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3603
3604                 /* Don't want a node to appear more than once */
3605                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3606                         continue;
3607
3608                 /* Use the distance array to find the distance */
3609                 val = node_distance(node, n);
3610
3611                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3612                 val += (n < node);
3613
3614                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3615                 tmp = cpumask_of_node(n);
3616                 if (!cpumask_empty(tmp))
3617                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3618
3619                 /* Slight preference for less loaded node */
3620                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3621                 val += node_load[n];
3622
3623                 if (val < min_val) {
3624                         min_val = val;
3625                         best_node = n;
3626                 }
3627         }
3628
3629         if (best_node >= 0)
3630                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3631
3632         return best_node;
3633 }
3634
3635
3636 /*
3637  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3638  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3639  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3640  */
3641 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3642 {
3643         int j;
3644         struct zonelist *zonelist;
3645
3646         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3647         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3648                 ;
3649         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3650         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3651         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3652 }
3653
3654 /*
3655  * Build gfp_thisnode zonelists
3656  */
3657 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3658 {
3659         int j;
3660         struct zonelist *zonelist;
3661
3662         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3663         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3664         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3665         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3666 }
3667
3668 /*
3669  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3670  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3671  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3672  * may still exist in local DMA zone.
3673  */
3674 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3675
3676 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3677 {
3678         int pos, j, node;
3679         int zone_type;          /* needs to be signed */
3680         struct zone *z;
3681         struct zonelist *zonelist;
3682
3683         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3684         pos = 0;
3685         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3686                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3687                         node = node_order[j];
3688                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3689                         if (populated_zone(z)) {
3690                                 zoneref_set_zone(z,
3691                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3692                                 check_highest_zone(zone_type);
3693                         }
3694                 }
3695         }
3696         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3697         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3698 }
3699
3700 #if defined(CONFIG_64BIT)
3701 /*
3702  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3703  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3704  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3705  */
3706 static int default_zonelist_order(void)
3707 {
3708         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3709 }
3710 #else
3711 /*
3712  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3713  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3714  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3715  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3716  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3717  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3718  */
3719 static int default_zonelist_order(void)
3720 {
3721         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3722 }
3723 #endif /* CONFIG_64BIT */
3724
3725 static void set_zonelist_order(void)
3726 {
3727         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3728                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3729         else
3730                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3731 }
3732
3733 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3734 {
3735         int j, node, load;
3736         enum zone_type i;
3737         nodemask_t used_mask;
3738         int local_node, prev_node;
3739         struct zonelist *zonelist;
3740         int order = current_zonelist_order;
3741
3742         /* initialize zonelists */
3743         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3744                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3745                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3746                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3747         }
3748
3749         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3750         local_node = pgdat->node_id;
3751         load = nr_online_nodes;
3752         prev_node = local_node;
3753         nodes_clear(used_mask);
3754
3755         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3756         j = 0;
3757
3758         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3759                 /*
3760                  * We don't want to pressure a particular node.
3761                  * So adding penalty to the first node in same
3762                  * distance group to make it round-robin.
3763                  */
3764                 if (node_distance(local_node, node) !=
3765                     node_distance(local_node, prev_node))
3766                         node_load[node] = load;
3767
3768                 prev_node = node;
3769                 load--;
3770                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3771                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3772                 else
3773                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3774         }
3775
3776         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3777                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3778                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3779         }
3780
3781         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3782 }
3783
3784 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3785 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3786 {
3787         struct zonelist *zonelist;
3788         struct zonelist_cache *zlc;
3789         struct zoneref *z;
3790
3791         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3792         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3793         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3794         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3795                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3796 }
3797
3798 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3799 /*
3800  * Return node id of node used for "local" allocations.
3801  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3802  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3803  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3804  */
3805 int local_memory_node(int node)
3806 {
3807         struct zone *zone;
3808
3809         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3810                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3811                                    NULL,
3812                                    &zone);
3813         return zone->node;
3814 }
3815 #endif
3816
3817 #else   /* CONFIG_NUMA */
3818
3819 static void set_zonelist_order(void)
3820 {
3821         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3822 }
3823
3824 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3825 {
3826         int node, local_node;
3827         enum zone_type j;
3828         struct zonelist *zonelist;
3829
3830         local_node = pgdat->node_id;
3831
3832         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3833         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3834
3835         /*
3836          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3837          * of all the other nodes.
3838          * We don't want to pressure a particular node, so when
3839          * building the zones for node N, we make sure that the
3840          * zones coming right after the local ones are those from
3841          * node N+1 (modulo N)
3842          */
3843         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3844                 if (!node_online(node))
3845                         continue;
3846                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3847         }
3848         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3849                 if (!node_online(node))
3850                         continue;
3851                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3852         }
3853
3854         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3855         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3856 }
3857
3858 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3859 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3860 {
3861         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3862 }
3863
3864 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3865
3866 /*
3867  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3868  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3869  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3870  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3871  * with interrupts disabled.
3872  *
3873  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3874  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3875  * hotplugged processors.
3876  *
3877  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3878  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3879  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3880  */
3881 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3882 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3883 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3884
3885 /*
3886  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3887  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3888  */
3889 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3890
3891 /* return values int ....just for stop_machine() */
3892 static int __build_all_zonelists(void *data)
3893 {
3894         int nid;
3895         int cpu;
3896         pg_data_t *self = data;
3897
3898 #ifdef CONFIG_NUMA
3899         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3900 #endif
3901
3902         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3903                 build_zonelists(self);
3904                 build_zonelist_cache(self);
3905         }
3906
3907         for_each_online_node(nid) {
3908                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3909
3910                 build_zonelists(pgdat);
3911                 build_zonelist_cache(pgdat);
3912         }
3913
3914         /*
3915          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3916          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3917          * each zone will be allocated later when the per cpu
3918          * allocator is available.
3919          *
3920          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3921          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3922          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3923          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3924          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3925          * (a chicken-egg dilemma).
3926          */
3927         for_each_possible_cpu(cpu) {
3928                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3929
3930 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3931                 /*
3932                  * We now know the "local memory node" for each node--
3933                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3934                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3935                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3936                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3937                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3938                  */
3939                 if (cpu_online(cpu))
3940                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3941 #endif
3942         }
3943
3944         return 0;
3945 }
3946
3947 /*
3948  * Called with zonelists_mutex held always
3949  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3950  */
3951 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3952 {
3953         set_zonelist_order();
3954
3955         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3956                 __build_all_zonelists(NULL);
3957                 mminit_verify_zonelist();
3958                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3959         } else {
3960 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3961                 if (zone)
3962                         setup_zone_pageset(zone);
3963 #endif
3964                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3965                    of zonelist */
3966                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3967                 /* cpuset refresh routine should be here */
3968         }
3969         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3970         /*
3971          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3972          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3973          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3974          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3975          * disabled and enable it later
3976          */
3977         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3978                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3979         else
3980                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3981
3982         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3983                 "Total pages: %ld\n",
3984                         nr_online_nodes,
3985                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3986                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3987                         vm_total_pages);
3988 #ifdef CONFIG_NUMA
3989         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3990 #endif
3991 }
3992
3993 /*
3994  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3995  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3996  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3997  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3998  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3999  * conservative, even though it seems large.
4000  *
4001  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4002  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4003  */
4004 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4005
4006 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4007 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4008 {
4009         unsigned long size = 1;
4010
4011         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4012
4013         while (size < pages)
4014                 size <<= 1;
4015
4016         /*
4017          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4018          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4019          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4020          */
4021         size = min(size, 4096UL);
4022
4023         return max(size, 4UL);
4024 }
4025 #else
4026 /*
4027  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4028  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4029  *
4030  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4031  *
4032  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4033  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4034  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4035  *
4036  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4037  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4038  *
4039  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4040  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4041  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4042  */
4043 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4044 {
4045         return 4096UL;
4046 }
4047 #endif
4048
4049 /*
4050  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4051  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4052  * hash function before the remainder is taken.
4053  */
4054 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4055 {
4056         return ffz(~size);
4057 }
4058
4059 /*
4060  * Check if a pageblock contains reserved pages
4061  */
4062 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4063 {
4064         unsigned long pfn;
4065
4066         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4067                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4068                         return 1;
4069         }
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 /*
4074  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4075  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4076  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4077  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4078  * blocks as reclaim kicks in
4079  */
4080 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4081 {
4082         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4083         struct page *page;
4084         unsigned long block_migratetype;
4085         int reserve;
4086         int old_reserve;
4087
4088         /*
4089          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4090          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4091          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4092          * the block.
4093          */
4094         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4095         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4096         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4097         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4098                                                         pageblock_order;
4099
4100         /*
4101          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4102          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4103          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4104          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4105          * future allocation of hugepages at runtime.
4106          */
4107         reserve = min(2, reserve);
4108         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4109
4110         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4111         if (reserve == old_reserve)
4112                 return;
4113         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4114
4115         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4116                 if (!pfn_valid(pfn))
4117                         continue;
4118                 page = pfn_to_page(pfn);
4119
4120                 /* Watch out for overlapping nodes */
4121                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4122                         continue;
4123
4124                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4125
4126                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4127                 if (reserve > 0) {
4128                         /*
4129                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4130                          * them.
4131                          */
4132                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4133                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4134                                 continue;
4135
4136                         /* If this block is reserved, account for it */
4137                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4138                                 reserve--;
4139                                 continue;
4140                         }
4141
4142                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4143                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4144                                 set_pageblock_migratetype(page,
4145                                                         MIGRATE_RESERVE);
4146                                 move_freepages_block(zone, page,
4147                                                         MIGRATE_RESERVE);
4148                                 reserve--;
4149                                 continue;
4150                         }
4151                 } else if (!old_reserve) {
4152                         /*
4153                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4154                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4155                          */
4156                         break;
4157                 }
4158
4159                 /*
4160                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4161                  * take it back
4162                  */
4163                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4164                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4165                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4166                 }
4167         }
4168 }
4169
4170 /*
4171  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4172  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4173  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4174  */
4175 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4176                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4177 {
4178         struct page *page;
4179         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4180         unsigned long pfn;
4181         struct zone *z;
4182
4183         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4184                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4185
4186         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4187         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4188                 /*
4189                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4190                  * handed to this function.  They do not
4191                  * exist on hotplugged memory.
4192                  */
4193                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4194                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4195                                 continue;
4196                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4197                                 continue;
4198                 }
4199                 page = pfn_to_page(pfn);
4200                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4201                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4202                 init_page_count(page);
4203                 page_mapcount_reset(page);
4204                 page_cpupid_reset_last(page);
4205                 SetPageReserved(page);
4206                 /*
4207                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4208                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4209                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4210                  * the address space during boot when many long-lived
4211                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4212                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4213                  * setup_zone_migrate_reserve()
4214                  *
4215                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4216                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4217                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4218                  * pfn out of zone.
4219                  */
4220                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4221                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4222                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4223                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4224
4225                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4226 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4227                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4228                 if (!is_highmem_idx(zone))
4229                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4230 #endif
4231         }
4232 }
4233
4234 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4235 {
4236         unsigned int order, t;
4237         for_each_migratetype_order(order, t) {
4238                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4239                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4240         }
4241 }
4242
4243 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4244 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4245         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4246 #endif
4247
4248 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4249 {
4250 #ifdef CONFIG_MMU
4251         int batch;
4252
4253         /*
4254          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4255          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4256          *
4257          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4258          */
4259         batch = zone->managed_pages / 1024;
4260         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4261                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4262         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4263         if (batch < 1)
4264                 batch = 1;
4265
4266         /*
4267          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4268          * of 2 value was found to be more likely to have
4269          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4270          *
4271          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4272          * batches of pages, one task can end up with a lot
4273          * of pages of one half of the possible page colors
4274          * and the other with pages of the other colors.
4275          */
4276         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4277
4278         return batch;
4279
4280 #else
4281         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4282          * conditions.
4283          *
4284          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4285          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4286          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4287          *
4288          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4289          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4290          * can be a significant delay between the individual batches being
4291          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4292          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4293          */
4294         return 0;
4295 #endif
4296 }
4297
4298 /*
4299  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4300  * ->batch must never be higher then ->high.
4301  * The following function updates them in a safe manner without read side
4302  * locking.
4303  *
4304  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4305  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4306  *
4307  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4308  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4309  * exist).
4310  */
4311 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4312                 unsigned long batch)
4313 {
4314        /* start with a fail safe value for batch */
4315         pcp->batch = 1;
4316         smp_wmb();
4317
4318        /* Update high, then batch, in order */
4319         pcp->high = high;
4320         smp_wmb();
4321
4322         pcp->batch = batch;
4323 }
4324
4325 /* a companion to pageset_set_high() */
4326 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4327 {
4328         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4329 }
4330
4331 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4332 {
4333         struct per_cpu_pages *pcp;
4334         int migratetype;
4335
4336         memset(p, 0, sizeof(*p));
4337
4338         pcp = &p->pcp;
4339         pcp->count = 0;
4340         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4341                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4342 }
4343
4344 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4345 {
4346         pageset_init(p);
4347         pageset_set_batch(p, batch);
4348 }
4349
4350 /*
4351  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4352  * to the value high for the pageset p.
4353  */
4354 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4355                                 unsigned long high)
4356 {
4357         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4358         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4359                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4360
4361         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4362 }
4363
4364 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4365                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4366 {
4367         if (percpu_pagelist_fraction)
4368                 pageset_set_high(pcp,
4369                         (zone->managed_pages /
4370                                 percpu_pagelist_fraction));
4371         else
4372                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4373 }
4374
4375 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4376 {
4377         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4378
4379         pageset_init(pcp);
4380         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4381 }
4382
4383 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4384 {
4385         int cpu;
4386         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4387         for_each_possible_cpu(cpu)
4388                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4389 }
4390
4391 /*
4392  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4393  * Before this call only boot pagesets were available.
4394  */
4395 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4396 {
4397         struct zone *zone;
4398
4399         for_each_populated_zone(zone)
4400                 setup_zone_pageset(zone);
4401 }
4402
4403 static noinline __init_refok
4404 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4405 {
4406         int i;
4407         size_t alloc_size;
4408
4409         /*
4410          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4411          * per zone.
4412          */
4413         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4414                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4415         zone->wait_table_bits =
4416                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4417         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4418                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4419
4420         if (!slab_is_available()) {
4421                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4422                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4423                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4424         } else {
4425                 /*
4426                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4427                  * via memory hot-add.
4428                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4429                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4430                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4431                  * node itself as well.
4432                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4433                  * necessary.
4434                  */
4435                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4436         }
4437         if (!zone->wait_table)
4438                 return -ENOMEM;
4439
4440         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4441                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4442
4443         return 0;
4444 }
4445
4446 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4447 {
4448         /*
4449          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4450          * relies on the ability of the linker to provide the
4451          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4452          */
4453         zone->pageset = &boot_pageset;
4454
4455         if (populated_zone(zone))
4456                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4457                         zone->name, zone->present_pages,
4458                                          zone_batchsize(zone));
4459 }
4460
4461 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4462                                         unsigned long zone_start_pfn,
4463                                         unsigned long size,
4464                                         enum memmap_context context)
4465 {
4466         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4467         int ret;
4468         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4469         if (ret)
4470                 return ret;
4471         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4472
4473         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4474
4475         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4476                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4477                         pgdat->node_id,
4478                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4479                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4480
4481         zone_init_free_lists(zone);
4482
4483         return 0;
4484 }
4485
4486 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4487 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4488 /*
4489  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4490  */
4491 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4492 {
4493         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4494         int nid;
4495         /*
4496          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4497          * when the kernel is running single-threaded.
4498          */
4499         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4500         static int __meminitdata last_nid;
4501
4502         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4503                 return last_nid;
4504
4505         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4506         if (nid != -1) {
4507                 last_start_pfn = start_pfn;
4508                 last_end_pfn = end_pfn;
4509                 last_nid = nid;
4510         }
4511
4512         return nid;
4513 }
4514 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4515
4516 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4517 {
4518         int nid;
4519
4520         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4521         if (nid >= 0)
4522                 return nid;
4523         /* just returns 0 */
4524         return 0;
4525 }
4526
4527 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4528 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4529 {
4530         int nid;
4531
4532         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4533         if (nid >= 0 && nid != node)
4534                 return false;
4535         return true;
4536 }
4537 #endif
4538
4539 /**
4540  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4541  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4542  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4543  *
4544  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4545  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4546  * memblock_free_early_nid() manually.
4547  */
4548 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4549 {
4550         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4551         int i, this_nid;
4552
4553         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4554                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4555                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4556
4557                 if (start_pfn < end_pfn)
4558                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4559                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4560                                         this_nid);
4561         }
4562 }
4563
4564 /**
4565  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4566  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4567  *
4568  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4569  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4570  */
4571 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4572 {
4573         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4574         int i, this_nid;
4575
4576         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4577                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4578 }
4579
4580 /**
4581  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4582  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4583  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4584  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4585  *
4586  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4587  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4588  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4589  * PFNs will be 0.
4590  */
4591 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4592                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4593 {
4594         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4595         int i;
4596
4597         *start_pfn = -1UL;
4598         *end_pfn = 0;
4599
4600         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4601                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4602                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4603         }
4604
4605         if (*start_pfn == -1UL)
4606                 *start_pfn = 0;
4607 }
4608
4609 /*
4610  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4611  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4612  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4613  */
4614 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4615 {
4616         int zone_index;
4617         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4618                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4619                         continue;
4620
4621                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4622                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4623                         break;
4624         }
4625
4626         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4627         movable_zone = zone_index;
4628 }
4629
4630 /*
4631  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4632  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4633  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4634  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4635  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4636  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4637  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4638  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4639  */
4640 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4641                                         unsigned long zone_type,
4642                                         unsigned long node_start_pfn,
4643                                         unsigned long node_end_pfn,
4644                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4645                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4646 {
4647         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4648         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4649                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4650                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4651                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4652                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4653                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4654
4655                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4656                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4657                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4658                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4659
4660                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4661                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4662                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4663         }
4664 }
4665
4666 /*
4667  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4668  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4669  */
4670 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4671                                         unsigned long zone_type,
4672                                         unsigned long node_start_pfn,
4673                                         unsigned long node_end_pfn,
4674                                         unsigned long *ignored)
4675 {
4676         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4677
4678         /* Get the start and end of the zone */
4679         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4680         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4681         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4682                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4683                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4684
4685         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4686         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4687                 return 0;
4688
4689         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4690         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4691         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4692
4693         /* Return the spanned pages */
4694         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4695 }
4696
4697 /*
4698  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4699  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4700  */
4701 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4702                                 unsigned long range_start_pfn,
4703                                 unsigned long range_end_pfn)
4704 {
4705         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4706         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4707         int i;
4708
4709         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4710                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4711                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4712                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4713         }
4714         return nr_absent;
4715 }
4716
4717 /**
4718  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4719  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4720  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4721  *
4722  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4723  */
4724 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4725                                                         unsigned long end_pfn)
4726 {
4727         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4728 }
4729
4730 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4731 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4732                                         unsigned long zone_type,
4733                                         unsigned long node_start_pfn,
4734                                         unsigned long node_end_pfn,
4735                                         unsigned long *ignored)
4736 {
4737         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4738         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4739         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4740
4741         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4742         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4743
4744         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4745                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4746                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4747         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4748 }
4749
4750 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4751 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4752                                         unsigned long zone_type,
4753                                         unsigned long node_start_pfn,
4754                                         unsigned long node_end_pfn,
4755                                         unsigned long *zones_size)
4756 {
4757         return zones_size[zone_type];
4758 }
4759
4760 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4761                                                 unsigned long zone_type,
4762                                                 unsigned long node_start_pfn,
4763                                                 unsigned long node_end_pfn,
4764                                                 unsigned long *zholes_size)
4765 {
4766         if (!zholes_size)
4767                 return 0;
4768
4769         return zholes_size[zone_type];
4770 }
4771
4772 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4773
4774 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4775                                                 unsigned long node_start_pfn,
4776                                                 unsigned long node_end_pfn,
4777                                                 unsigned long *zones_size,
4778                                                 unsigned long *zholes_size)
4779 {
4780         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4781         enum zone_type i;
4782
4783         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4784                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4785                                                          node_start_pfn,
4786                                                          node_end_pfn,
4787                                                          zones_size);
4788         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4789
4790         realtotalpages = totalpages;
4791         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4792                 realtotalpages -=
4793                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4794                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4795                                                   zholes_size);
4796         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4797         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4798                                                         realtotalpages);
4799 }
4800
4801 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4802 /*
4803  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4804  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4805  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4806  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4807  * bytes.
4808  */
4809 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4810 {
4811         unsigned long usemapsize;
4812
4813         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4814         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4815         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4816         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4817         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4818
4819         return usemapsize / 8;
4820 }
4821
4822 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4823                                 struct zone *zone,
4824                                 unsigned long zone_start_pfn,
4825                                 unsigned long zonesize)
4826 {
4827         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4828         zone->pageblock_flags = NULL;
4829         if (usemapsize)
4830                 zone->pageblock_flags =
4831                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4832                                                          pgdat->node_id);
4833 }
4834 #else
4835 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4836                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4837 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4838
4839 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4840
4841 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4842 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4843 {
4844         unsigned int order;
4845
4846         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4847         if (pageblock_order)
4848                 return;
4849
4850         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4851                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4852         else
4853                 order = MAX_ORDER - 1;
4854
4855         /*
4856          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4857          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4858          * powerpc.
4859          */
4860         pageblock_order = order;
4861 }
4862 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4863
4864 /*
4865  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4866  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4867  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4868  * the kernel config
4869  */
4870 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4871 {
4872 }
4873
4874 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4875
4876 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4877                                                    unsigned long present_pages)
4878 {
4879         unsigned long pages = spanned_pages;
4880
4881         /*
4882          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4883          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4884          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4885          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4886          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4887          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4888          */
4889         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4890             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4891                 pages = present_pages;
4892
4893         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4894 }
4895
4896 /*
4897  * Set up the zone data structures:
4898  *   - mark all pages reserved
4899  *   - mark all memory queues empty
4900  *   - clear the memory bitmaps
4901  *
4902  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4903  */
4904 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4905                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4906                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4907 {
4908         enum zone_type j;
4909         int nid = pgdat->node_id;
4910         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4911         int ret;
4912
4913         pgdat_resize_init(pgdat);
4914 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4915         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4916         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4917         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4918 #endif
4919         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4920         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4921         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4922
4923         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4924                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4925                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4926
4927                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4928                                                   node_end_pfn, zones_size);
4929                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4930                                                                 node_start_pfn,
4931                                                                 node_end_pfn,
4932                                                                 zholes_size);
4933
4934                 /*
4935                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4936                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4937                  * and per-cpu initialisations
4938                  */
4939                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4940                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4941                         if (freesize >= memmap_pages) {
4942                                 freesize -= memmap_pages;
4943                                 if (memmap_pages)
4944                                         printk(KERN_DEBUG
4945                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4946                                                zone_names[j], memmap_pages);
4947                         } else
4948                                 printk(KERN_WARNING
4949                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4950                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4951                 }
4952
4953                 /* Account for reserved pages */
4954                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4955                         freesize -= dma_reserve;
4956                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4957                                         zone_names[0], dma_reserve);
4958                 }
4959
4960                 if (!is_highmem_idx(j))
4961                         nr_kernel_pages += freesize;
4962                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4963                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4964                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4965                 nr_all_pages += freesize;
4966
4967                 zone->spanned_pages = size;
4968                 zone->present_pages = realsize;
4969                 /*
4970                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4971                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4972                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4973                  */
4974                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4975 #ifdef CONFIG_NUMA
4976                 zone->node = nid;
4977                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4978                                                 / 100;
4979                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4980 #endif
4981                 zone->name = zone_names[j];
4982                 spin_lock_init(&zone->lock);
4983                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4984                 zone_seqlock_init(zone);
4985                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4986                 zone_pcp_init(zone);
4987
4988                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4989                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4990
4991                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4992                 if (!size)
4993                         continue;
4994
4995                 set_pageblock_order();
4996                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4997                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4998                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4999                 BUG_ON(ret);
5000                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5001                 zone_start_pfn += size;
5002         }
5003 }
5004
5005 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5006 {
5007         /* Skip empty nodes */
5008         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5009                 return;
5010
5011 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5012         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5013         if (!pgdat->node_mem_map) {
5014                 unsigned long size, start, end;
5015                 struct page *map;
5016
5017                 /*
5018                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5019                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5020                  * for the buddy allocator to function correctly.
5021                  */
5022                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5023                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5024                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5025                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5026                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5027                 if (!map)
5028                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5029                                                                pgdat->node_id);
5030                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5031         }
5032 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5033         /*
5034          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5035          */
5036         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5037                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5038 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5039                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5040                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5041 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5042         }
5043 #endif
5044 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5045 }
5046
5047 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5048                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5049 {
5050         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5051         unsigned long start_pfn = 0;
5052         unsigned long end_pfn = 0;
5053
5054         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5055         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5056
5057         pgdat->node_id = nid;
5058         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5059 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5060         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5061         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
5062                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5063 #endif
5064         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5065                                   zones_size, zholes_size);
5066
5067         alloc_node_mem_map(pgdat);
5068 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5069         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5070                 nid, (unsigned long)pgdat,
5071                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5072 #endif
5073
5074         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5075                             zones_size, zholes_size);
5076 }
5077
5078 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5079
5080 #if MAX_NUMNODES > 1
5081 /*
5082  * Figure out the number of possible node ids.
5083  */
5084 void __init setup_nr_node_ids(void)
5085 {
5086         unsigned int node;
5087         unsigned int highest = 0;
5088
5089         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5090                 highest = node;
5091         nr_node_ids = highest + 1;
5092 }
5093 #endif
5094
5095 /**
5096  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5097  *
5098  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5099  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5100  * all the nodes.
5101  *
5102  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5103  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5104  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5105  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5106  *
5107  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5108  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5109  * populated node map.
5110  *
5111  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5112  * requirement (single node).
5113  */
5114 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5115 {
5116         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5117         unsigned long start, end, mask;
5118         int last_nid = -1;
5119         int i, nid;
5120
5121         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5122                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5123                         last_nid = nid;
5124                         last_end = end;
5125                         continue;
5126                 }
5127
5128                 /*
5129                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5130                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5131                  * too coarse to separate the current node from the last.
5132                  */
5133                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5134                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5135                         mask <<= 1;
5136
5137                 /* accumulate all internode masks */
5138                 accl_mask |= mask;
5139         }
5140
5141         /* convert mask to number of pages */
5142         return ~accl_mask + 1;
5143 }
5144
5145 /* Find the lowest pfn for a node */
5146 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5147 {
5148         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5149         unsigned long start_pfn;
5150         int i;
5151
5152         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5153                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5154
5155         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5156                 printk(KERN_WARNING
5157                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5158                 return 0;
5159         }
5160
5161         return min_pfn;
5162 }
5163
5164 /**
5165  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5166  *
5167  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5168  * memblock_set_node().
5169  */
5170 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5171 {
5172         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5173 }
5174
5175 /*
5176  * early_calculate_totalpages()
5177  * Sum pages in active regions for movable zone.
5178  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5179  */
5180 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5181 {
5182         unsigned long totalpages = 0;
5183         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5184         int i, nid;
5185
5186         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5187                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5188
5189                 totalpages += pages;
5190                 if (pages)
5191                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5192         }
5193         return totalpages;
5194 }
5195
5196 /*
5197  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5198  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5199  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5200  * others
5201  */
5202 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5203 {
5204         int i, nid;
5205         unsigned long usable_startpfn;
5206         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5207         /* save the state before borrow the nodemask */
5208         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5209         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5210         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5211         struct memblock_region *r;
5212
5213         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5214         find_usable_zone_for_movable();
5215
5216         /*
5217          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5218          * options.
5219          */
5220         if (movable_node_is_enabled()) {
5221                 for_each_memblock(memory, r) {
5222                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5223                                 continue;
5224
5225                         nid = r->nid;
5226
5227                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5228                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5229                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5230                                 usable_startpfn;
5231                 }
5232
5233                 goto out2;
5234         }
5235
5236         /*
5237          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5238          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5239          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5240          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5241          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5242          * what movablecore would have allowed.
5243          */
5244         if (required_movablecore) {
5245                 unsigned long corepages;
5246
5247                 /*
5248                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5249                  * was requested by the user
5250                  */
5251                 required_movablecore =
5252                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5253                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5254
5255                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5256         }
5257
5258         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5259         if (!required_kernelcore)
5260                 goto out;
5261
5262         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5263         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5264
5265 restart:
5266         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5267         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5268         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5269                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5270
5271                 /*
5272                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5273                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5274                  * amount of memory for the kernel
5275                  */
5276                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5277                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5278
5279                 /*
5280                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5281                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5282                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5283                  */
5284                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5285
5286                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5287                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5288                         unsigned long size_pages;
5289
5290                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5291                         if (start_pfn >= end_pfn)
5292                                 continue;
5293
5294                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5295                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5296                                 unsigned long kernel_pages;
5297                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5298                                                                 - start_pfn;
5299
5300                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5301                                                         kernelcore_remaining);
5302                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5303                                                         required_kernelcore);
5304
5305                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5306                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5307
5308                                         /*
5309                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5310                                          * that if we have to rebalance
5311                                          * kernelcore across nodes, we will
5312                                          * not double account here
5313                                          */
5314                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5315                                         continue;
5316                                 }
5317                                 start_pfn = usable_startpfn;
5318                         }
5319
5320                         /*
5321                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5322                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5323                          * number of pages used as kernelcore
5324                          */
5325                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5326                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5327                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5328                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5329
5330                         /*
5331                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5332                          * break if the kernelcore for this node has been
5333                          * satisfied
5334                          */
5335                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5336                                                                 size_pages);
5337                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5338                         if (!kernelcore_remaining)
5339                                 break;
5340                 }
5341         }
5342
5343         /*
5344          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5345          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5346          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5347          * satisfied
5348          */
5349         usable_nodes--;
5350         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5351                 goto restart;
5352
5353 out2:
5354         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5355         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5356                 zone_movable_pfn[nid] =
5357                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5358
5359 out:
5360         /* restore the node_state */
5361         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5362 }
5363
5364 /* Any regular or high memory on that node ? */
5365 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5366 {
5367         enum zone_type zone_type;
5368
5369         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5370                 return;
5371
5372         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5373                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5374                 if (populated_zone(zone)) {
5375                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5376                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5377                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5378                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5379                         break;
5380                 }
5381         }
5382 }
5383
5384 /**
5385  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5386  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5387  *
5388  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5389  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5390  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5391  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5392  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5393  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5394  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5395  * at arch_max_dma_pfn.
5396  */
5397 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5398 {
5399         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5400         int i, nid;
5401
5402         /* Record where the zone boundaries are */
5403         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5404                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5405         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5406                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5407         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5408         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5409         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5410                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5411                         continue;
5412                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5413                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5414                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5415                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5416         }
5417         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5418         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5419
5420         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5421         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5422         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5423
5424         /* Print out the zone ranges */
5425         pr_info("Zone ranges:\n");
5426         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5427                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5428                         continue;
5429                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5430                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5431                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5432                         pr_cont("empty\n");
5433                 else
5434                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5435                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5436                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5437                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5438         }
5439
5440         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5441         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5442         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5443                 if (zone_movable_pfn[i])
5444                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5445                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5446         }
5447
5448         /* Print out the early node map */
5449         pr_info("Early memory node ranges\n");
5450         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5451                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5452                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5453
5454         /* Initialise every node */
5455         mminit_verify_pageflags_layout();
5456         setup_nr_node_ids();
5457         for_each_online_node(nid) {
5458                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5459                 free_area_init_node(nid, NULL,
5460                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5461
5462                 /* Any memory on that node */
5463                 if (pgdat->node_present_pages)
5464                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5465                 check_for_memory(pgdat, nid);
5466         }
5467 }
5468
5469 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5470 {
5471         unsigned long long coremem;
5472         if (!p)
5473                 return -EINVAL;
5474
5475         coremem = memparse(p, &p);
5476         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5477
5478         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5479         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5480
5481         return 0;
5482 }
5483
5484 /*
5485  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5486  * cannot be reclaimed or migrated.
5487  */
5488 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5489 {
5490         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5491 }
5492
5493 /*
5494  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5495  * can be reclaimed or migrated.
5496  */
5497 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5498 {
5499         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5500 }
5501
5502 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5503 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5504
5505 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5506
5507 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5508 {
5509         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5510         page_zone(page)->managed_pages += count;
5511         totalram_pages += count;
5512 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5513         if (PageHighMem(page))
5514                 totalhigh_pages += count;
5515 #endif
5516         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5517 }
5518 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5519
5520 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5521 {
5522         void *pos;
5523         unsigned long pages = 0;
5524
5525         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5526         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5527         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5528                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5529                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5530                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5531         }
5532
5533         if (pages && s)
5534                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5535                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5536
5537         return pages;
5538 }
5539 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5540
5541 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5542 void free_highmem_page(struct page *page)
5543 {
5544         __free_reserved_page(page);
5545         totalram_pages++;
5546         page_zone(page)->managed_pages++;
5547         totalhigh_pages++;
5548 }
5549 #endif
5550
5551
5552 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5553 {
5554         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5555         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5556
5557         physpages = get_num_physpages();
5558         codesize = _etext - _stext;
5559         datasize = _edata - _sdata;
5560         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5561         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5562         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5563         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5564
5565         /*
5566          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5567          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5568          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5569          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5570          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5571          */
5572 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5573         do { \
5574                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5575                         size -= adj; \
5576         } while (0)
5577
5578         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5579                      _sinittext, init_code_size);
5580         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5581         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5582         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5583         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5584
5585 #undef  adj_init_size
5586
5587         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5588                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5589                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5590 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5591                ", %luK highmem"
5592 #endif
5593                "%s%s)\n",
5594                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5595                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5596                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5597                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5598 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5599                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5600 #endif
5601                str ? ", " : "", str ? str : "");
5602 }
5603
5604 /**
5605  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5606  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5607  *
5608  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5609  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5610  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5611  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5612  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5613  * smaller per-cpu batchsize.
5614  */
5615 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5616 {
5617         dma_reserve = new_dma_reserve;
5618 }
5619
5620 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5621 {
5622         free_area_init_node(0, zones_size,
5623                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5624 }
5625
5626 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5627                                  unsigned long action, void *hcpu)
5628 {
5629         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5630
5631         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5632                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5633                 drain_pages(cpu);
5634
5635                 /*
5636                  * Spill the event counters of the dead processor
5637                  * into the current processors event counters.
5638                  * This artificially elevates the count of the current
5639                  * processor.
5640                  */
5641                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5642
5643                 /*
5644                  * Zero the differential counters of the dead processor
5645                  * so that the vm statistics are consistent.
5646                  *
5647                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5648                  * race with what we are doing.
5649                  */
5650                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5651         }
5652         return NOTIFY_OK;
5653 }
5654
5655 void __init page_alloc_init(void)
5656 {
5657         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5658 }
5659
5660 /*
5661  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5662  *      or min_free_kbytes changes.
5663  */
5664 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5665 {
5666         struct pglist_data *pgdat;
5667         unsigned long reserve_pages = 0;
5668         enum zone_type i, j;
5669
5670         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5671                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5672                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5673                         long max = 0;
5674
5675                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5676                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5677                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5678                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5679                         }
5680
5681                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5682                         max += high_wmark_pages(zone);
5683
5684                         if (max > zone->managed_pages)
5685                                 max = zone->managed_pages;
5686                         reserve_pages += max;
5687                         /*
5688                          * Lowmem reserves are not available to
5689                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5690                          * kswapd tries to balance zones to their high
5691                          * watermark.  As a result, neither should be
5692                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5693                          * situation where reclaim has to clean pages
5694                          * in order to balance the zones.
5695                          */
5696                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5697                 }
5698         }
5699         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5700         totalreserve_pages = reserve_pages;
5701 }
5702
5703 /*
5704  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5705  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5706  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5707  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5708  */
5709 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5710 {
5711         struct pglist_data *pgdat;
5712         enum zone_type j, idx;
5713
5714         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5715                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5716                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5717                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5718
5719                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5720
5721                         idx = j;
5722                         while (idx) {
5723                                 struct zone *lower_zone;
5724
5725                                 idx--;
5726
5727                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5728                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5729
5730                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5731                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5732                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5733                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5734                         }
5735                 }
5736         }
5737
5738         /* update totalreserve_pages */
5739         calculate_totalreserve_pages();
5740 }
5741
5742 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5743 {
5744         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5745         unsigned long lowmem_pages = 0;
5746         struct zone *zone;
5747         unsigned long flags;
5748
5749         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5750         for_each_zone(zone) {
5751                 if (!is_highmem(zone))
5752                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5753         }
5754
5755         for_each_zone(zone) {
5756                 u64 tmp;
5757
5758                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5759                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5760                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5761                 if (is_highmem(zone)) {
5762                         /*
5763                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5764                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5765                          * value here.
5766                          *
5767                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5768                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5769                          * not be capped for highmem.
5770                          */
5771                         unsigned long min_pages;
5772
5773                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5774                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5775                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5776                 } else {
5777                         /*
5778                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5779                          * proportionate to the zone's size.
5780                          */
5781                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5782                 }
5783
5784                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5785                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5786
5787                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5788                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5789                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5790
5791                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5792                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5793         }
5794
5795         /* update totalreserve_pages */
5796         calculate_totalreserve_pages();
5797 }
5798
5799 /**
5800  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5801  * or when memory is hot-{added|removed}
5802  *
5803  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5804  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5805  */
5806 void setup_per_zone_wmarks(void)
5807 {
5808         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5809         __setup_per_zone_wmarks();
5810         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5811 }
5812
5813 /*
5814  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5815  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5816  * to be referenced again before it is swapped out.
5817  *
5818  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5819  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5820  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5821  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5822  *
5823  * total     target    max
5824  * memory    ratio     inactive anon
5825  * -------------------------------------
5826  *   10MB       1         5MB
5827  *  100MB       1        50MB
5828  *    1GB       3       250MB
5829  *   10GB      10       0.9GB
5830  *  100GB      31         3GB
5831  *    1TB     101        10GB
5832  *   10TB     320        32GB
5833  */
5834 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5835 {
5836         unsigned int gb, ratio;
5837
5838         /* Zone size in gigabytes */
5839         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5840         if (gb)
5841                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5842         else
5843                 ratio = 1;
5844
5845         zone->inactive_ratio = ratio;
5846 }
5847
5848 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5849 {
5850         struct zone *zone;
5851
5852         for_each_zone(zone)
5853                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5854 }
5855
5856 /*
5857  * Initialise min_free_kbytes.
5858  *
5859  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5860  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5861  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5862  *
5863  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5864  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5865  *
5866  * which yields
5867  *
5868  * 16MB:        512k
5869  * 32MB:        724k
5870  * 64MB:        1024k
5871  * 128MB:       1448k
5872  * 256MB:       2048k
5873  * 512MB:       2896k
5874  * 1024MB:      4096k
5875  * 2048MB:      5792k
5876  * 4096MB:      8192k
5877  * 8192MB:      11584k
5878  * 16384MB:     16384k
5879  */
5880 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5881 {
5882         unsigned long lowmem_kbytes;
5883         int new_min_free_kbytes;
5884
5885         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5886         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5887
5888         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5889                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5890                 if (min_free_kbytes < 128)
5891                         min_free_kbytes = 128;
5892                 if (min_free_kbytes > 65536)
5893                         min_free_kbytes = 65536;
5894         } else {
5895                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5896                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5897         }
5898         setup_per_zone_wmarks();
5899         refresh_zone_stat_thresholds();
5900         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5901         setup_per_zone_inactive_ratio();
5902         return 0;
5903 }
5904 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5905
5906 /*
5907  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5908  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5909  *      changes.
5910  */
5911 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5912         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5913 {
5914         int rc;
5915
5916         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5917         if (rc)
5918                 return rc;
5919
5920         if (write) {
5921                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5922                 setup_per_zone_wmarks();
5923         }
5924         return 0;
5925 }
5926
5927 #ifdef CONFIG_NUMA
5928 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5929         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5930 {
5931         struct zone *zone;
5932         int rc;
5933
5934         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5935         if (rc)
5936                 return rc;
5937
5938         for_each_zone(zone)
5939                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5940                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5941         return 0;
5942 }
5943
5944 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5945         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5946 {
5947         struct zone *zone;
5948         int rc;
5949
5950         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5951         if (rc)
5952                 return rc;
5953
5954         for_each_zone(zone)
5955                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5956                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5957         return 0;
5958 }
5959 #endif
5960
5961 /*
5962  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5963  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5964  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5965  *
5966  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5967  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5968  * if in function of the boot time zone sizes.
5969  */
5970 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5971         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5972 {
5973         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5974         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5975         return 0;
5976 }
5977
5978 /*
5979  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5980  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5981  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5982  */
5983 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5984         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5985 {
5986         struct zone *zone;
5987         int old_percpu_pagelist_fraction;
5988         int ret;
5989
5990         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5991         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5992
5993         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5994         if (!write || ret < 0)
5995                 goto out;
5996
5997         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5998         if (percpu_pagelist_fraction &&
5999             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6000                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6001                 ret = -EINVAL;
6002                 goto out;
6003         }
6004
6005         /* No change? */
6006         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6007                 goto out;
6008
6009         for_each_populated_zone(zone) {
6010                 unsigned int cpu;
6011
6012                 for_each_possible_cpu(cpu)
6013                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6014                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6015         }
6016 out:
6017         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6018         return ret;
6019 }
6020
6021 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6022
6023 #ifdef CONFIG_NUMA
6024 static int __init set_hashdist(char *str)
6025 {
6026         if (!str)
6027                 return 0;
6028         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6029         return 1;
6030 }
6031 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6032 #endif
6033
6034 /*
6035  * allocate a large system hash table from bootmem
6036  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6037  *   quantity of entries
6038  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6039  */
6040 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6041                                      unsigned long bucketsize,
6042                                      unsigned long numentries,
6043                                      int scale,
6044                                      int flags,
6045                                      unsigned int *_hash_shift,
6046                                      unsigned int *_hash_mask,
6047                                      unsigned long low_limit,
6048                                      unsigned long high_limit)
6049 {
6050         unsigned long long max = high_limit;
6051         unsigned long log2qty, size;
6052         void *table = NULL;
6053
6054         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6055         if (!numentries) {
6056                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6057                 numentries = nr_kernel_pages;
6058
6059                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6060                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6061                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6062
6063                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6064                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6065                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6066                 else
6067                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6068
6069                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6070                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6071                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6072                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6073                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6074                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6075                                 BUG_ON(!numentries);
6076                         }
6077                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6078                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6079         }
6080         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6081
6082         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6083         if (max == 0) {
6084                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6085                 do_div(max, bucketsize);
6086         }
6087         max = min(max, 0x80000000ULL);
6088
6089         if (numentries < low_limit)
6090                 numentries = low_limit;
6091         if (numentries > max)
6092                 numentries = max;
6093
6094         log2qty = ilog2(numentries);
6095
6096         do {
6097                 size = bucketsize << log2qty;
6098                 if (flags & HASH_EARLY)
6099                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6100                 else if (hashdist)
6101                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6102                 else {
6103                         /*
6104                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6105                          * some pages at the end of hash table which
6106                          * alloc_pages_exact() automatically does
6107                          */
6108                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6109                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6110                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6111                         }
6112                 }
6113         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6114
6115         if (!table)
6116                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6117
6118         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6119                tablename,
6120                (1UL << log2qty),
6121                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6122                size);
6123
6124         if (_hash_shift)
6125                 *_hash_shift = log2qty;
6126         if (_hash_mask)
6127                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6128
6129         return table;
6130 }
6131
6132 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6133 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6134                                                         unsigned long pfn)
6135 {
6136 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6137         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6138 #else
6139         return zone->pageblock_flags;
6140 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6141 }
6142
6143 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6144 {
6145 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6146         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6147         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6148 #else
6149         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6150         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6151 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6152 }
6153
6154 /**
6155  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6156  * @page: The page within the block of interest
6157  * @pfn: The target page frame number
6158  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6159  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6160  *
6161  * Return: pageblock_bits flags
6162  */
6163 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6164                                         unsigned long end_bitidx,
6165                                         unsigned long mask)
6166 {
6167         struct zone *zone;
6168         unsigned long *bitmap;
6169         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6170         unsigned long word;
6171
6172         zone = page_zone(page);
6173         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6174         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6175         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6176         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6177
6178         word = bitmap[word_bitidx];
6179         bitidx += end_bitidx;
6180         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6181 }
6182
6183 /**
6184  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6185  * @page: The page within the block of interest
6186  * @flags: The flags to set
6187  * @pfn: The target page frame number
6188  * @end_bitidx: The last bit of interest
6189  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6190  */
6191 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6192                                         unsigned long pfn,
6193                                         unsigned long end_bitidx,
6194                                         unsigned long mask)
6195 {
6196         struct zone *zone;
6197         unsigned long *bitmap;
6198         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6199         unsigned long old_word, word;
6200
6201         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6202
6203         zone = page_zone(page);
6204         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6205         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6206         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6207         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6208
6209         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6210
6211         bitidx += end_bitidx;
6212         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6213         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6214
6215         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6216         for (;;) {
6217                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6218                 if (word == old_word)
6219                         break;
6220                 word = old_word;
6221         }
6222 }
6223
6224 /*
6225  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6226  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6227  *
6228  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6229  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6230  * expect this function should be exact.
6231  */
6232 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6233                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6234 {
6235         unsigned long pfn, iter, found;
6236         int mt;
6237
6238         /*
6239          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6240          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6241          */
6242         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6243                 return false;
6244         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6245         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6246                 return false;
6247
6248         pfn = page_to_pfn(page);
6249         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6250                 unsigned long check = pfn + iter;
6251
6252                 if (!pfn_valid_within(check))
6253                         continue;
6254
6255                 page = pfn_to_page(check);
6256
6257                 /*
6258                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6259                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6260                  * handle each tail page individually in migration.
6261                  */
6262                 if (PageHuge(page)) {
6263                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6264                         continue;
6265                 }
6266
6267                 /*
6268                  * We can't use page_count without pin a page
6269                  * because another CPU can free compound page.
6270                  * This check already skips compound tails of THP
6271                  * because their page->_count is zero at all time.
6272                  */
6273                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6274                         if (PageBuddy(page))
6275                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6276                         continue;
6277                 }
6278
6279                 /*
6280                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6281                  * page_count() is not 0.
6282                  */
6283                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6284                         continue;
6285
6286                 if (!PageLRU(page))
6287                         found++;
6288                 /*
6289                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6290                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6291                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6292                  */
6293                 /*
6294                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6295                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6296                  *
6297                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6298                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6299                  * page at boot.
6300                  */
6301                 if (found > count)
6302                         return true;
6303         }
6304         return false;
6305 }
6306
6307 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6308 {
6309         struct zone *zone;
6310         unsigned long pfn;
6311
6312         /*
6313          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6314          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6315          * the zone but still within the section.
6316          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6317          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6318          */
6319         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6320                 return false;
6321
6322         zone = page_zone(page);
6323         pfn = page_to_pfn(page);
6324         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6325                 return false;
6326
6327         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6328 }
6329
6330 #ifdef CONFIG_CMA
6331
6332 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6333 {
6334         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6335                              pageblock_nr_pages) - 1);
6336 }
6337
6338 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6339 {
6340         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6341                                 pageblock_nr_pages));
6342 }
6343
6344 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6345 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6346                                         unsigned long start, unsigned long end)
6347 {
6348         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6349         unsigned long nr_reclaimed;
6350         unsigned long pfn = start;
6351         unsigned int tries = 0;
6352         int ret = 0;
6353
6354         migrate_prep();
6355
6356         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6357                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6358                         ret = -EINTR;
6359                         break;
6360                 }
6361
6362                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6363                         cc->nr_migratepages = 0;
6364                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6365                         if (!pfn) {
6366                                 ret = -EINTR;
6367                                 break;
6368                         }
6369                         tries = 0;
6370                 } else if (++tries == 5) {
6371                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6372                         break;
6373                 }
6374
6375                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6376                                                         &cc->migratepages);
6377                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6378
6379                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6380                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6381         }
6382         if (ret < 0) {
6383                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6384                 return ret;
6385         }
6386         return 0;
6387 }
6388
6389 /**
6390  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6391  * @start:      start PFN to allocate
6392  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6393  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6394  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6395  *                      in range must have the same migratetype and it must
6396  *                      be either of the two.
6397  *
6398  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6399  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6400  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6401  * pages fall in.
6402  *
6403  * The PFN range must belong to a single zone.
6404  *
6405  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6406  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6407  * need to be freed with free_contig_range().
6408  */
6409 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6410                        unsigned migratetype)
6411 {
6412         unsigned long outer_start, outer_end;
6413         int ret = 0, order;
6414
6415         struct compact_control cc = {
6416                 .nr_migratepages = 0,
6417                 .order = -1,
6418                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6419                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6420                 .ignore_skip_hint = true,
6421         };
6422         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6423
6424         /*
6425          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6426          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6427          * have different sizes, and due to the way page allocator
6428          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6429          * that page allocator won't try to merge buddies from
6430          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6431          * other migration type.
6432          *
6433          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6434          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6435          * we are interested in).  This will put all the pages in
6436          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6437          *
6438          * When this is done, we take the pages in range from page
6439          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6440          * page allocator will never consider using them.
6441          *
6442          * This lets us mark the pageblocks back as
6443          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6444          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6445          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6446          */
6447
6448         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6449                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6450                                        false);
6451         if (ret)
6452                 return ret;
6453
6454         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6455         if (ret)
6456                 goto done;
6457
6458         /*
6459          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6460          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6461          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6462          * What we are going to do is to allocate all pages from
6463          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6464          *
6465          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6466          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6467          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6468          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6469          * once this is done free the pages we are not interested in.
6470          *
6471          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6472          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6473          */
6474
6475         lru_add_drain_all();
6476         drain_all_pages(cc.zone);
6477
6478         order = 0;
6479         outer_start = start;
6480         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6481                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6482                         ret = -EBUSY;
6483                         goto done;
6484                 }
6485                 outer_start &= ~0UL << order;
6486         }
6487
6488         /* Make sure the range is really isolated. */
6489         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6490                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6491                         __func__, outer_start, end);
6492                 ret = -EBUSY;
6493                 goto done;
6494         }
6495
6496         /* Grab isolated pages from freelists. */
6497         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6498         if (!outer_end) {
6499                 ret = -EBUSY;
6500                 goto done;
6501         }
6502
6503         /* Free head and tail (if any) */
6504         if (start != outer_start)
6505                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6506         if (end != outer_end)
6507                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6508
6509 done:
6510         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6511                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6512         return ret;
6513 }
6514
6515 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6516 {
6517         unsigned int count = 0;
6518
6519         for (; nr_pages--; pfn++) {
6520                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6521
6522                 count += page_count(page) != 1;
6523                 __free_page(page);
6524         }
6525         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6526 }
6527 #endif
6528
6529 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6530 /*
6531  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6532  * page high values need to be recalulated.
6533  */
6534 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6535 {
6536         unsigned cpu;
6537         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6538         for_each_possible_cpu(cpu)
6539                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6540                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6541         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6542 }
6543 #endif
6544
6545 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6546 {
6547         unsigned long flags;
6548         int cpu;
6549         struct per_cpu_pageset *pset;
6550
6551         /* avoid races with drain_pages()  */
6552         local_irq_save(flags);
6553         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6554                 for_each_online_cpu(cpu) {
6555                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6556                         drain_zonestat(zone, pset);
6557                 }
6558                 free_percpu(zone->pageset);
6559                 zone->pageset = &boot_pageset;
6560         }
6561         local_irq_restore(flags);
6562 }
6563
6564 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6565 /*
6566  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6567  */
6568 void
6569 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6570 {
6571         struct page *page;
6572         struct zone *zone;
6573         unsigned int order, i;
6574         unsigned long pfn;
6575         unsigned long flags;
6576         /* find the first valid pfn */
6577         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6578                 if (pfn_valid(pfn))
6579                         break;
6580         if (pfn == end_pfn)
6581                 return;
6582         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6583         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6584         pfn = start_pfn;
6585         while (pfn < end_pfn) {
6586                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6587                         pfn++;
6588                         continue;
6589                 }
6590                 page = pfn_to_page(pfn);
6591                 /*
6592                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6593                  * page_count() is not 0.
6594                  */
6595                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6596                         pfn++;
6597                         SetPageReserved(page);
6598                         continue;
6599                 }
6600
6601                 BUG_ON(page_count(page));
6602                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6603                 order = page_order(page);
6604 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6605                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6606                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6607 #endif
6608                 list_del(&page->lru);
6609                 rmv_page_order(page);
6610                 zone->free_area[order].nr_free--;
6611                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6612                         SetPageReserved((page+i));
6613                 pfn += (1 << order);
6614         }
6615         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6616 }
6617 #endif
6618
6619 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6620 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6621 {
6622         struct zone *zone = page_zone(page);
6623         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6624         unsigned long flags;
6625         unsigned int order;
6626
6627         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6628         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6629                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6630
6631                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6632                         break;
6633         }
6634         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6635
6636         return order < MAX_ORDER;
6637 }
6638 #endif