mm: Close races between THP migration and PMD numa clearing
[linux-3.10.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
69 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
71 #endif
72
73 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
74 /*
75  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
76  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
77  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
78  * defined in <linux/topology.h>.
79  */
80 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
82 #endif
83
84 /*
85  * Array of node states.
86  */
87 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
88         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
89         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifndef CONFIG_NUMA
91         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
93         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif
95 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
96         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif
98         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif  /* NUMA */
100 };
101 EXPORT_SYMBOL(node_states);
102
103 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
104 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
105 /*
106  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
107  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
108  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
109  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
110  */
111 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
112
113 int percpu_pagelist_fraction;
114 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
115
116 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
117 /*
118  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
119  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
120  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
121  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
122  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
123  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
124  */
125
126 static gfp_t saved_gfp_mask;
127
128 void pm_restore_gfp_mask(void)
129 {
130         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
131         if (saved_gfp_mask) {
132                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
133                 saved_gfp_mask = 0;
134         }
135 }
136
137 void pm_restrict_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         WARN_ON(saved_gfp_mask);
141         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
142         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
143 }
144
145 bool pm_suspended_storage(void)
146 {
147         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
148                 return false;
149         return true;
150 }
151 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
152
153 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
154 int pageblock_order __read_mostly;
155 #endif
156
157 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
158
159 /*
160  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
161  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
162  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
163  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
164  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
165  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
166  *
167  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
168  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
169  */
170 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
171 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
172          256,
173 #endif
174 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
175          256,
176 #endif
177 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
178          32,
179 #endif
180          32,
181 };
182
183 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
184
185 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
187          "DMA",
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
190          "DMA32",
191 #endif
192          "Normal",
193 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
194          "HighMem",
195 #endif
196          "Movable",
197 };
198
199 int min_free_kbytes = 1024;
200
201 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
202 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
203 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
204
205 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
209 static unsigned long __initdata required_movablecore;
210 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
211
212 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
213 int movable_zone;
214 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
215 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
216
217 #if MAX_NUMNODES > 1
218 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
219 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
220 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
221 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
222 #endif
223
224 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
225
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244         unsigned long sp, start_pfn;
245
246         do {
247                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
248                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
249                 sp = zone->spanned_pages;
250                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
251                         ret = 1;
252         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
253
254         if (ret)
255                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
256                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
257
258         return ret;
259 }
260
261 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
262 {
263         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
264                 return 0;
265         if (zone != page_zone(page))
266                 return 0;
267
268         return 1;
269 }
270 /*
271  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
272  */
273 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
276                 return 1;
277         if (!page_is_consistent(zone, page))
278                 return 1;
279
280         return 0;
281 }
282 #else
283 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         return 0;
286 }
287 #endif
288
289 static void bad_page(struct page *page)
290 {
291         static unsigned long resume;
292         static unsigned long nr_shown;
293         static unsigned long nr_unshown;
294
295         /* Don't complain about poisoned pages */
296         if (PageHWPoison(page)) {
297                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
298                 return;
299         }
300
301         /*
302          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
303          * or allow a steady drip of one report per second.
304          */
305         if (nr_shown == 60) {
306                 if (time_before(jiffies, resume)) {
307                         nr_unshown++;
308                         goto out;
309                 }
310                 if (nr_unshown) {
311                         printk(KERN_ALERT
312                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
313                                 nr_unshown);
314                         nr_unshown = 0;
315                 }
316                 nr_shown = 0;
317         }
318         if (nr_shown++ == 0)
319                 resume = jiffies + 60 * HZ;
320
321         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
322                 current->comm, page_to_pfn(page));
323         dump_page(page);
324
325         print_modules();
326         dump_stack();
327 out:
328         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
329         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
330         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
331 }
332
333 /*
334  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
335  *
336  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
337  *
338  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
339  *
340  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
341  * pointing at the head page.
342  *
343  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
344  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
345  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
346  */
347
348 static void free_compound_page(struct page *page)
349 {
350         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
351 }
352
353 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
354 {
355         int i;
356         int nr_pages = 1 << order;
357
358         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
359         set_compound_order(page, order);
360         __SetPageHead(page);
361         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
362                 struct page *p = page + i;
363                 __SetPageTail(p);
364                 set_page_count(p, 0);
365                 p->first_page = page;
366         }
367 }
368
369 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
370 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
371 {
372         int i;
373         int nr_pages = 1 << order;
374         int bad = 0;
375
376         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
377                 bad_page(page);
378                 bad++;
379         }
380
381         __ClearPageHead(page);
382
383         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
384                 struct page *p = page + i;
385
386                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
387                         bad_page(page);
388                         bad++;
389                 }
390                 __ClearPageTail(p);
391         }
392
393         return bad;
394 }
395
396 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
397 {
398         int i;
399
400         /*
401          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
402          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
403          */
404         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
405         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
406                 clear_highpage(page + i);
407 }
408
409 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
410 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
411
412 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
413 {
414         unsigned long res;
415
416         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
417                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
418                 return 0;
419         }
420         _debug_guardpage_minorder = res;
421         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
422         return 0;
423 }
424 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
425
426 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
427 {
428         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
429 }
430
431 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
432 {
433         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
434 }
435 #else
436 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
438 #endif
439
440 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
441 {
442         set_page_private(page, order);
443         __SetPageBuddy(page);
444 }
445
446 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
447 {
448         __ClearPageBuddy(page);
449         set_page_private(page, 0);
450 }
451
452 /*
453  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
454  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
455  *
456  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
457  * the following equation:
458  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
459  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
460  * 1 buddy is #10:
461  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
462  *
463  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
464  * satisfies the following equation:
465  *     P = B & ~(1 << O)
466  *
467  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
468  */
469 static inline unsigned long
470 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
471 {
472         return page_idx ^ (1 << order);
473 }
474
475 /*
476  * This function checks whether a page is free && is the buddy
477  * we can do coalesce a page and its buddy if
478  * (a) the buddy is not in a hole &&
479  * (b) the buddy is in the buddy system &&
480  * (c) a page and its buddy have the same order &&
481  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
482  *
483  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
484  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
485  *
486  * For recording page's order, we use page_private(page).
487  */
488 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
489                                                                 int order)
490 {
491         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
492                 return 0;
493
494         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
495                 return 0;
496
497         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
498                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
499                 return 1;
500         }
501
502         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
503                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
504                 return 1;
505         }
506         return 0;
507 }
508
509 /*
510  * Freeing function for a buddy system allocator.
511  *
512  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
513  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
514  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
515  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
516  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
517  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
518  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
519  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
520  * parts of the VM system.
521  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
522  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
523  * order is recorded in page_private(page) field.
524  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
525  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
526  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
527  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
528  * triggers coalescing into a block of larger size.
529  *
530  * -- nyc
531  */
532
533 static inline void __free_one_page(struct page *page,
534                 struct zone *zone, unsigned int order,
535                 int migratetype)
536 {
537         unsigned long page_idx;
538         unsigned long combined_idx;
539         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
540         struct page *buddy;
541
542         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
543
544         if (unlikely(PageCompound(page)))
545                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
546                         return;
547
548         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
549
550         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
551
552         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
553         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
554
555         while (order < MAX_ORDER-1) {
556                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
557                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
558                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
559                         break;
560                 /*
561                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
562                  * merge with it and move up one order.
563                  */
564                 if (page_is_guard(buddy)) {
565                         clear_page_guard_flag(buddy);
566                         set_page_private(page, 0);
567                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
568                                                   migratetype);
569                 } else {
570                         list_del(&buddy->lru);
571                         zone->free_area[order].nr_free--;
572                         rmv_page_order(buddy);
573                 }
574                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
575                 page = page + (combined_idx - page_idx);
576                 page_idx = combined_idx;
577                 order++;
578         }
579         set_page_order(page, order);
580
581         /*
582          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
583          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
584          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
585          * that is happening, add the free page to the tail of the list
586          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
587          * as a higher order page
588          */
589         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
590                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
591                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
592                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
593                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
594                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
595                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
596                         list_add_tail(&page->lru,
597                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
598                         goto out;
599                 }
600         }
601
602         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
603 out:
604         zone->free_area[order].nr_free++;
605 }
606
607 static inline int free_pages_check(struct page *page)
608 {
609         if (unlikely(page_mapcount(page) |
610                 (page->mapping != NULL)  |
611                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
612                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
613                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
614                 bad_page(page);
615                 return 1;
616         }
617         page_nid_reset_last(page);
618         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
619                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
620         return 0;
621 }
622
623 /*
624  * Frees a number of pages from the PCP lists
625  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
626  * count is the number of pages to free.
627  *
628  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
629  * see if this freeing clears that state.
630  *
631  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
632  * pinned" detection logic.
633  */
634 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
635                                         struct per_cpu_pages *pcp)
636 {
637         int migratetype = 0;
638         int batch_free = 0;
639         int to_free = count;
640
641         spin_lock(&zone->lock);
642         zone->all_unreclaimable = 0;
643         zone->pages_scanned = 0;
644
645         while (to_free) {
646                 struct page *page;
647                 struct list_head *list;
648
649                 /*
650                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
651                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
652                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
653                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
654                  * lists
655                  */
656                 do {
657                         batch_free++;
658                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
659                                 migratetype = 0;
660                         list = &pcp->lists[migratetype];
661                 } while (list_empty(list));
662
663                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
664                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
665                         batch_free = to_free;
666
667                 do {
668                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
669
670                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
671                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
672                         list_del(&page->lru);
673                         mt = get_freepage_migratetype(page);
674                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
675                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
676                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
677                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
678                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
679                                 if (is_migrate_cma(mt))
680                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
681                         }
682                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
683         }
684         spin_unlock(&zone->lock);
685 }
686
687 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
688                                 int migratetype)
689 {
690         spin_lock(&zone->lock);
691         zone->all_unreclaimable = 0;
692         zone->pages_scanned = 0;
693
694         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
695         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
696                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
697         spin_unlock(&zone->lock);
698 }
699
700 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
701 {
702         int i;
703         int bad = 0;
704
705         trace_mm_page_free(page, order);
706         kmemcheck_free_shadow(page, order);
707
708         if (PageAnon(page))
709                 page->mapping = NULL;
710         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
711                 bad += free_pages_check(page + i);
712         if (bad)
713                 return false;
714
715         if (!PageHighMem(page)) {
716                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
717                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
718                                            PAGE_SIZE << order);
719         }
720         arch_free_page(page, order);
721         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
722
723         return true;
724 }
725
726 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
727 {
728         unsigned long flags;
729         int migratetype;
730
731         if (!free_pages_prepare(page, order))
732                 return;
733
734         local_irq_save(flags);
735         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
736         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
737         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
738         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
739         local_irq_restore(flags);
740 }
741
742 /*
743  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
744  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
745  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
746  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
747  * put_page_bootmem() to serialize writers.
748  */
749 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
750 {
751         unsigned int nr_pages = 1 << order;
752         unsigned int loop;
753
754         prefetchw(page);
755         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
756                 struct page *p = &page[loop];
757
758                 if (loop + 1 < nr_pages)
759                         prefetchw(p + 1);
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         }
763
764         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
765         set_page_refcounted(page);
766         __free_pages(page, order);
767 }
768
769 #ifdef CONFIG_CMA
770 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
771 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
772 {
773         unsigned i = pageblock_nr_pages;
774         struct page *p = page;
775
776         do {
777                 __ClearPageReserved(p);
778                 set_page_count(p, 0);
779         } while (++p, --i);
780
781         set_page_refcounted(page);
782         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
783         __free_pages(page, pageblock_order);
784         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
785 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
786         if (PageHighMem(page))
787                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
788 #endif
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area * area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1014 static inline struct page *
1015 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1016 {
1017         struct free_area * area;
1018         int current_order;
1019         struct page *page;
1020         int migratetype, i;
1021
1022         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1023         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1024                                                 --current_order) {
1025                 for (i = 0;; i++) {
1026                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1027
1028                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1029                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1030                                 break;
1031
1032                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1033                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1034                                 continue;
1035
1036                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1037                                         struct page, lru);
1038                         area->nr_free--;
1039
1040                         /*
1041                          * If breaking a large block of pages, move all free
1042                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1043                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1044                          * aggressive about taking ownership of free pages
1045                          *
1046                          * On the other hand, never change migration
1047                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1048                          * pages on different free lists. We don't
1049                          * want unmovable pages to be allocated from
1050                          * MIGRATE_CMA areas.
1051                          */
1052                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1053                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1054                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1055                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1056                                 int pages;
1057                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1058                                                                 start_migratetype);
1059
1060                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1061                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1062                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1063                                         set_pageblock_migratetype(page,
1064                                                                 start_migratetype);
1065
1066                                 migratetype = start_migratetype;
1067                         }
1068
1069                         /* Remove the page from the freelists */
1070                         list_del(&page->lru);
1071                         rmv_page_order(page);
1072
1073                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1074                         if (current_order >= pageblock_order &&
1075                             !is_migrate_cma(migratetype))
1076                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1077                                                         start_migratetype);
1078
1079                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1080                                is_migrate_cma(migratetype)
1081                              ? migratetype : start_migratetype);
1082
1083                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1084                                 start_migratetype, migratetype);
1085
1086                         return page;
1087                 }
1088         }
1089
1090         return NULL;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1095  * Call me with the zone->lock already held.
1096  */
1097 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1098                                                 int migratetype)
1099 {
1100         struct page *page;
1101
1102 retry_reserve:
1103         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1104
1105         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1106                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1107
1108                 /*
1109                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1110                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1111                  * and we want just one call site
1112                  */
1113                 if (!page) {
1114                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1115                         goto retry_reserve;
1116                 }
1117         }
1118
1119         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1120         return page;
1121 }
1122
1123 /*
1124  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1125  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1126  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1127  */
1128 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1129                         unsigned long count, struct list_head *list,
1130                         int migratetype, int cold)
1131 {
1132         int mt = migratetype, i;
1133
1134         spin_lock(&zone->lock);
1135         for (i = 0; i < count; ++i) {
1136                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1137                 if (unlikely(page == NULL))
1138                         break;
1139
1140                 /*
1141                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1142                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1143                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1144                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1145                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1146                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1147                  * properly.
1148                  */
1149                 if (likely(cold == 0))
1150                         list_add(&page->lru, list);
1151                 else
1152                         list_add_tail(&page->lru, list);
1153                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1154                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1155                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1156                                 mt = migratetype;
1157                 }
1158                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1159                 list = &page->lru;
1160                 if (is_migrate_cma(mt))
1161                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1162                                               -(1 << order));
1163         }
1164         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166         return i;
1167 }
1168
1169 #ifdef CONFIG_NUMA
1170 /*
1171  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1172  * currently executing processor on remote nodes after they have
1173  * expired.
1174  *
1175  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1176  * a single processor.
1177  */
1178 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1179 {
1180         unsigned long flags;
1181         int to_drain;
1182
1183         local_irq_save(flags);
1184         if (pcp->count >= pcp->batch)
1185                 to_drain = pcp->batch;
1186         else
1187                 to_drain = pcp->count;
1188         if (to_drain > 0) {
1189                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1190                 pcp->count -= to_drain;
1191         }
1192         local_irq_restore(flags);
1193 }
1194 #endif
1195
1196 /*
1197  * Drain pages of the indicated processor.
1198  *
1199  * The processor must either be the current processor and the
1200  * thread pinned to the current processor or a processor that
1201  * is not online.
1202  */
1203 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1204 {
1205         unsigned long flags;
1206         struct zone *zone;
1207
1208         for_each_populated_zone(zone) {
1209                 struct per_cpu_pageset *pset;
1210                 struct per_cpu_pages *pcp;
1211
1212                 local_irq_save(flags);
1213                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1214
1215                 pcp = &pset->pcp;
1216                 if (pcp->count) {
1217                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1218                         pcp->count = 0;
1219                 }
1220                 local_irq_restore(flags);
1221         }
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1226  */
1227 void drain_local_pages(void *arg)
1228 {
1229         drain_pages(smp_processor_id());
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1234  *
1235  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1236  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1237  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1238  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1239  * before the call to on_each_cpu_mask().
1240  */
1241 void drain_all_pages(void)
1242 {
1243         int cpu;
1244         struct per_cpu_pageset *pcp;
1245         struct zone *zone;
1246
1247         /*
1248          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1249          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1250          */
1251         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1252
1253         /*
1254          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1255          * as offline notification will cause the notified
1256          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1257          * disables preemption as part of its processing
1258          */
1259         for_each_online_cpu(cpu) {
1260                 bool has_pcps = false;
1261                 for_each_populated_zone(zone) {
1262                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1263                         if (pcp->pcp.count) {
1264                                 has_pcps = true;
1265                                 break;
1266                         }
1267                 }
1268                 if (has_pcps)
1269                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1270                 else
1271                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1272         }
1273         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1274 }
1275
1276 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1277
1278 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1279 {
1280         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1281         unsigned long flags;
1282         int order, t;
1283         struct list_head *curr;
1284
1285         if (!zone->spanned_pages)
1286                 return;
1287
1288         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1289
1290         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1291         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1292                 if (pfn_valid(pfn)) {
1293                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1294
1295                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1296                                 swsusp_unset_page_free(page);
1297                 }
1298
1299         for_each_migratetype_order(order, t) {
1300                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1301                         unsigned long i;
1302
1303                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1304                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1305                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1306                 }
1307         }
1308         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1309 }
1310 #endif /* CONFIG_PM */
1311
1312 /*
1313  * Free a 0-order page
1314  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1315  */
1316 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1317 {
1318         struct zone *zone = page_zone(page);
1319         struct per_cpu_pages *pcp;
1320         unsigned long flags;
1321         int migratetype;
1322
1323         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1324                 return;
1325
1326         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1327         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1328         local_irq_save(flags);
1329         __count_vm_event(PGFREE);
1330
1331         /*
1332          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1333          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1334          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1335          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1336          * excessively into the page allocator
1337          */
1338         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1339                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1340                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1341                         goto out;
1342                 }
1343                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1344         }
1345
1346         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1347         if (cold)
1348                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1349         else
1350                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1351         pcp->count++;
1352         if (pcp->count >= pcp->high) {
1353                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1354                 pcp->count -= pcp->batch;
1355         }
1356
1357 out:
1358         local_irq_restore(flags);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Free a list of 0-order pages
1363  */
1364 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1365 {
1366         struct page *page, *next;
1367
1368         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1369                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1370                 free_hot_cold_page(page, cold);
1371         }
1372 }
1373
1374 /*
1375  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1376  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1377  * Each sub-page must be freed individually.
1378  *
1379  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1380  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1381  */
1382 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1383 {
1384         int i;
1385
1386         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1387         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1388
1389 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1390         /*
1391          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1392          * otherwise free the whole shadow.
1393          */
1394         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1395                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1396 #endif
1397
1398         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1399                 set_page_refcounted(page + i);
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1402
1403 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         unsigned long watermark;
1406         struct zone *zone;
1407         int mt;
1408
1409         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1410
1411         zone = page_zone(page);
1412         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1413
1414         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1415                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1416                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1417                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1418                         return 0;
1419
1420                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1421         }
1422
1423         /* Remove page from free list */
1424         list_del(&page->lru);
1425         zone->free_area[order].nr_free--;
1426         rmv_page_order(page);
1427
1428         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1429         if (order >= pageblock_order - 1) {
1430                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1431                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1432                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1433                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1434                                 set_pageblock_migratetype(page,
1435                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1436                 }
1437         }
1438
1439         return 1UL << order;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1444  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1445  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1446  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1447  * are enabled.
1448  *
1449  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1450  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1451  */
1452 int split_free_page(struct page *page)
1453 {
1454         unsigned int order;
1455         int nr_pages;
1456
1457         order = page_order(page);
1458
1459         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1460         if (!nr_pages)
1461                 return 0;
1462
1463         /* Split into individual pages */
1464         set_page_refcounted(page);
1465         split_page(page, order);
1466         return nr_pages;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1471  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1472  * or two.
1473  */
1474 static inline
1475 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1476                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1477                         int migratetype)
1478 {
1479         unsigned long flags;
1480         struct page *page;
1481         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1482
1483 again:
1484         if (likely(order == 0)) {
1485                 struct per_cpu_pages *pcp;
1486                 struct list_head *list;
1487
1488                 local_irq_save(flags);
1489                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1490                 list = &pcp->lists[migratetype];
1491                 if (list_empty(list)) {
1492                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1493                                         pcp->batch, list,
1494                                         migratetype, cold);
1495                         if (unlikely(list_empty(list)))
1496                                 goto failed;
1497                 }
1498
1499                 if (cold)
1500                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1501                 else
1502                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1503
1504                 list_del(&page->lru);
1505                 pcp->count--;
1506         } else {
1507                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1508                         /*
1509                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1510                          *
1511                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1512                          * properly detect and handle allocation failures.
1513                          *
1514                          * We most definitely don't want callers attempting to
1515                          * allocate greater than order-1 page units with
1516                          * __GFP_NOFAIL.
1517                          */
1518                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1519                 }
1520                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1521                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1522                 spin_unlock(&zone->lock);
1523                 if (!page)
1524                         goto failed;
1525                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1526                                           get_pageblock_migratetype(page));
1527         }
1528
1529         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1530         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1531         local_irq_restore(flags);
1532
1533         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1534         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1535                 goto again;
1536         return page;
1537
1538 failed:
1539         local_irq_restore(flags);
1540         return NULL;
1541 }
1542
1543 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1544
1545 static struct {
1546         struct fault_attr attr;
1547
1548         u32 ignore_gfp_highmem;
1549         u32 ignore_gfp_wait;
1550         u32 min_order;
1551 } fail_page_alloc = {
1552         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1553         .ignore_gfp_wait = 1,
1554         .ignore_gfp_highmem = 1,
1555         .min_order = 1,
1556 };
1557
1558 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1559 {
1560         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1561 }
1562 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1563
1564 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1565 {
1566         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1567                 return false;
1568         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1569                 return false;
1570         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1571                 return false;
1572         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1573                 return false;
1574
1575         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1576 }
1577
1578 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1579
1580 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1581 {
1582         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1583         struct dentry *dir;
1584
1585         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1586                                         &fail_page_alloc.attr);
1587         if (IS_ERR(dir))
1588                 return PTR_ERR(dir);
1589
1590         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1591                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1592                 goto fail;
1593         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1594                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1595                 goto fail;
1596         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1597                                 &fail_page_alloc.min_order))
1598                 goto fail;
1599
1600         return 0;
1601 fail:
1602         debugfs_remove_recursive(dir);
1603
1604         return -ENOMEM;
1605 }
1606
1607 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1608
1609 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1610
1611 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1612
1613 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1614 {
1615         return false;
1616 }
1617
1618 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1619
1620 /*
1621  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1622  * of the allocation.
1623  */
1624 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1625                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1626 {
1627         /* free_pages my go negative - that's OK */
1628         long min = mark;
1629         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1630         int o;
1631         long free_cma = 0;
1632
1633         free_pages -= (1 << order) - 1;
1634         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1635                 min -= min / 2;
1636         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1637                 min -= min / 4;
1638 #ifdef CONFIG_CMA
1639         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1640         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1641                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1642 #endif
1643
1644         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1645                 return false;
1646         for (o = 0; o < order; o++) {
1647                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1648                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1649
1650                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1651                 min >>= 1;
1652
1653                 if (free_pages <= min)
1654                         return false;
1655         }
1656         return true;
1657 }
1658
1659 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1660                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1661 {
1662         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1663                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1664 }
1665
1666 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1667                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1668 {
1669         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1670
1671         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1672                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1673
1674         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1675                                                                 free_pages);
1676 }
1677
1678 #ifdef CONFIG_NUMA
1679 /*
1680  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1681  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1682  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1683  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1684  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1685  *
1686  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1687  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1688  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1689  *
1690  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1691  * nothing and returns NULL.
1692  *
1693  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1694  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1695  *
1696  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1697  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1698  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1699  * quickly as we can.
1700  */
1701 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1702 {
1703         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1704         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1705
1706         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1707         if (!zlc)
1708                 return NULL;
1709
1710         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1711                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1712                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1713         }
1714
1715         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1716                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1717                                         &node_states[N_MEMORY];
1718         return allowednodes;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1723  * if it is worth looking at further for free memory:
1724  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1725  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1726  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1727  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1728  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1729  * else return false (zero) if it is not.
1730  *
1731  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1732  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1733  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1734  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1735  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1736  * into the second scan of the zonelist.
1737  *
1738  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1739  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1740  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1741  * unturned looking for a free page.
1742  */
1743 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1744                                                 nodemask_t *allowednodes)
1745 {
1746         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1747         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1748         int n;                          /* node that zone *z is on */
1749
1750         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1751         if (!zlc)
1752                 return 1;
1753
1754         i = z - zonelist->_zonerefs;
1755         n = zlc->z_to_n[i];
1756
1757         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1758         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1763  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1764  * from that zone don't waste time re-examining it.
1765  */
1766 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770
1771         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1772         if (!zlc)
1773                 return;
1774
1775         i = z - zonelist->_zonerefs;
1776
1777         set_bit(i, zlc->fullzones);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1782  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1783  */
1784 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1785 {
1786         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1787
1788         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1789         if (!zlc)
1790                 return;
1791
1792         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1793 }
1794
1795 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1796 {
1797         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1798 }
1799
1800 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1801 {
1802         int i;
1803
1804         for_each_online_node(i)
1805                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1806                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1807                 else
1808                         zone_reclaim_mode = 1;
1809 }
1810
1811 #else   /* CONFIG_NUMA */
1812
1813 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1814 {
1815         return NULL;
1816 }
1817
1818 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1819                                 nodemask_t *allowednodes)
1820 {
1821         return 1;
1822 }
1823
1824 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1825 {
1826 }
1827
1828 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1829 {
1830 }
1831
1832 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1833 {
1834         return true;
1835 }
1836
1837 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1838 {
1839 }
1840 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1841
1842 /*
1843  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1844  * a page.
1845  */
1846 static struct page *
1847 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1848                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1849                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1850 {
1851         struct zoneref *z;
1852         struct page *page = NULL;
1853         int classzone_idx;
1854         struct zone *zone;
1855         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1856         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1857         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1858
1859         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1860 zonelist_scan:
1861         /*
1862          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1863          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1864          */
1865         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1866                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1867                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1868                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1869                                 continue;
1870                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1871                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1872                                 continue;
1873                 /*
1874                  * When allocating a page cache page for writing, we
1875                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1876                  * limit, such that no single zone holds more than its
1877                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1878                  * The dirty limits take into account the zone's
1879                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1880                  * should be able to balance it without having to
1881                  * write pages from its LRU list.
1882                  *
1883                  * This may look like it could increase pressure on
1884                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1885                  * before they are full.  But the pages that do spill
1886                  * over are limited as the lower zones are protected
1887                  * by this very same mechanism.  It should not become
1888                  * a practical burden to them.
1889                  *
1890                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1891                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1892                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1893                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1894                  * zones are together not big enough to reach the
1895                  * global limit.  The proper fix for these situations
1896                  * will require awareness of zones in the
1897                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1898                  */
1899                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1900                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1901                         goto this_zone_full;
1902
1903                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1904                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1905                         unsigned long mark;
1906                         int ret;
1907
1908                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1909                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1910                                     classzone_idx, alloc_flags))
1911                                 goto try_this_zone;
1912
1913                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1914                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1915                                 /*
1916                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1917                                  * and before considering the first zone allowed
1918                                  * by the cpuset.
1919                                  */
1920                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1921                                 zlc_active = 1;
1922                                 did_zlc_setup = 1;
1923                         }
1924
1925                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1926                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1927                                 goto this_zone_full;
1928
1929                         /*
1930                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1931                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1932                          */
1933                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1934                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1935                                 continue;
1936
1937                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1938                         switch (ret) {
1939                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1940                                 /* did not scan */
1941                                 continue;
1942                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1943                                 /* scanned but unreclaimable */
1944                                 continue;
1945                         default:
1946                                 /* did we reclaim enough */
1947                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1948                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1949                                         goto try_this_zone;
1950
1951                                 /*
1952                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1953                                  * Only mark the zone full if checking the min
1954                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1955                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1956                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1957                                  * when the watermark is between the low and
1958                                  * min watermarks.
1959                                  */
1960                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1961                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1962                                         goto this_zone_full;
1963
1964                                 continue;
1965                         }
1966                 }
1967
1968 try_this_zone:
1969                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1970                                                 gfp_mask, migratetype);
1971                 if (page)
1972                         break;
1973 this_zone_full:
1974                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1975                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1976         }
1977
1978         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1979                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1980                 zlc_active = 0;
1981                 goto zonelist_scan;
1982         }
1983
1984         if (page)
1985                 /*
1986                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1987                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1988                  * that the caller is taking steps that will free more
1989                  * memory. The caller should avoid the page being used
1990                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1991                  */
1992                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1993
1994         return page;
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1999  * meminfo in irq context.
2000  */
2001 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2002 {
2003         bool ret = false;
2004
2005 #if NODES_SHIFT > 8
2006         ret = in_interrupt();
2007 #endif
2008         return ret;
2009 }
2010
2011 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2012                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2013                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2014
2015 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2016 {
2017         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2018
2019         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2020             debug_guardpage_minorder() > 0)
2021                 return;
2022
2023         /*
2024          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2025          * be inhibited in non-blockable contexts.
2026          */
2027         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2028                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2029
2030         /*
2031          * This documents exceptions given to allocations in certain
2032          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2033          * of allowed nodes.
2034          */
2035         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2036                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2037                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2038                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2039         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2040                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2041
2042         if (fmt) {
2043                 struct va_format vaf;
2044                 va_list args;
2045
2046                 va_start(args, fmt);
2047
2048                 vaf.fmt = fmt;
2049                 vaf.va = &args;
2050
2051                 pr_warn("%pV", &vaf);
2052
2053                 va_end(args);
2054         }
2055
2056         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2057                 current->comm, order, gfp_mask);
2058
2059         dump_stack();
2060         if (!should_suppress_show_mem())
2061                 show_mem(filter);
2062 }
2063
2064 static inline int
2065 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2066                                 unsigned long did_some_progress,
2067                                 unsigned long pages_reclaimed)
2068 {
2069         /* Do not loop if specifically requested */
2070         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2071                 return 0;
2072
2073         /* Always retry if specifically requested */
2074         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2075                 return 1;
2076
2077         /*
2078          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2079          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2080          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2081          */
2082         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2083                 return 0;
2084
2085         /*
2086          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2087          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2088          * implementations.
2089          */
2090         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2091                 return 1;
2092
2093         /*
2094          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2095          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2096          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2097          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2098          * allocation still fails, we stop retrying.
2099          */
2100         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2101                 return 1;
2102
2103         return 0;
2104 }
2105
2106 static inline struct page *
2107 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2108         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2109         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2110         int migratetype)
2111 {
2112         struct page *page;
2113
2114         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2115         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2116                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2117                 return NULL;
2118         }
2119
2120         /*
2121          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2122          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2123          * we're still under heavy pressure.
2124          */
2125         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2126                 order, zonelist, high_zoneidx,
2127                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2128                 preferred_zone, migratetype);
2129         if (page)
2130                 goto out;
2131
2132         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2133                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2134                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2135                         goto out;
2136                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2137                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2138                         goto out;
2139                 /*
2140                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2141                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2142                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2143                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2144                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2145                  */
2146                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2147                         goto out;
2148         }
2149         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2150         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2151
2152 out:
2153         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2154         return page;
2155 }
2156
2157 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2158 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2159 static struct page *
2160 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2161         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2162         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2163         int migratetype, bool sync_migration,
2164         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2165         unsigned long *did_some_progress)
2166 {
2167         if (!order)
2168                 return NULL;
2169
2170         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2171                 *deferred_compaction = true;
2172                 return NULL;
2173         }
2174
2175         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2176         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2177                                                 nodemask, sync_migration,
2178                                                 contended_compaction);
2179         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2180
2181         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2182                 struct page *page;
2183
2184                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2185                 drain_pages(get_cpu());
2186                 put_cpu();
2187
2188                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2189                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2190                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2191                                 preferred_zone, migratetype);
2192                 if (page) {
2193                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2194                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2195                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2196                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2197                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2198                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2199                         return page;
2200                 }
2201
2202                 /*
2203                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2204                  * The most likely reason is that pages exist,
2205                  * but not enough to satisfy watermarks.
2206                  */
2207                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2208
2209                 /*
2210                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2211                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2212                  */
2213                 if (sync_migration)
2214                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2215
2216                 cond_resched();
2217         }
2218
2219         return NULL;
2220 }
2221 #else
2222 static inline struct page *
2223 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2224         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2225         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2226         int migratetype, bool sync_migration,
2227         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2228         unsigned long *did_some_progress)
2229 {
2230         return NULL;
2231 }
2232 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2233
2234 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2235 static int
2236 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2237                   nodemask_t *nodemask)
2238 {
2239         struct reclaim_state reclaim_state;
2240         int progress;
2241
2242         cond_resched();
2243
2244         /* We now go into synchronous reclaim */
2245         cpuset_memory_pressure_bump();
2246         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2247         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2248         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2249         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2250
2251         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2252
2253         current->reclaim_state = NULL;
2254         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2255         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2256
2257         cond_resched();
2258
2259         return progress;
2260 }
2261
2262 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2263 static inline struct page *
2264 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2265         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2266         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2267         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2268 {
2269         struct page *page = NULL;
2270         bool drained = false;
2271
2272         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2273                                                nodemask);
2274         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2275                 return NULL;
2276
2277         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2278         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2279                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2280
2281 retry:
2282         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2283                                         zonelist, high_zoneidx,
2284                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2285                                         preferred_zone, migratetype);
2286
2287         /*
2288          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2289          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2290          */
2291         if (!page && !drained) {
2292                 drain_all_pages();
2293                 drained = true;
2294                 goto retry;
2295         }
2296
2297         return page;
2298 }
2299
2300 /*
2301  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2302  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2303  */
2304 static inline struct page *
2305 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2306         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2307         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2308         int migratetype)
2309 {
2310         struct page *page;
2311
2312         do {
2313                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2314                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2315                         preferred_zone, migratetype);
2316
2317                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2318                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2319         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2320
2321         return page;
2322 }
2323
2324 static inline
2325 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2326                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2327                                                 enum zone_type classzone_idx)
2328 {
2329         struct zoneref *z;
2330         struct zone *zone;
2331
2332         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2333                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2334 }
2335
2336 static inline int
2337 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2338 {
2339         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2340         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2341
2342         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2343         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2344
2345         /*
2346          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2347          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2348          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2349          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2350          */
2351         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2352
2353         if (!wait) {
2354                 /*
2355                  * Not worth trying to allocate harder for
2356                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2357                  */
2358                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2359                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2360                 /*
2361                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2362                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2363                  */
2364                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2365         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2366                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2367
2368         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2369                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2370                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2371                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2372                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2373                 else if (!in_interrupt() &&
2374                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2375                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2376                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2377         }
2378 #ifdef CONFIG_CMA
2379         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2380                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2381 #endif
2382         return alloc_flags;
2383 }
2384
2385 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2386 {
2387         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2388 }
2389
2390 static inline struct page *
2391 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2392         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2393         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2394         int migratetype)
2395 {
2396         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2397         struct page *page = NULL;
2398         int alloc_flags;
2399         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2400         unsigned long did_some_progress;
2401         bool sync_migration = false;
2402         bool deferred_compaction = false;
2403         bool contended_compaction = false;
2404
2405         /*
2406          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2407          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2408          * be using allocators in order of preference for an area that is
2409          * too large.
2410          */
2411         if (order >= MAX_ORDER) {
2412                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2413                 return NULL;
2414         }
2415
2416         /*
2417          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2418          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2419          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2420          * using a larger set of nodes after it has established that the
2421          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2422          * over allocated.
2423          */
2424         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2425                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2426                 goto nopage;
2427
2428 restart:
2429         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2430                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2431                                                 zone_idx(preferred_zone));
2432
2433         /*
2434          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2435          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2436          * to how we want to proceed.
2437          */
2438         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2439
2440         /*
2441          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2442          * cpusets.
2443          */
2444         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2445                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2446                                         &preferred_zone);
2447
2448 rebalance:
2449         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2450         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2451                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2452                         preferred_zone, migratetype);
2453         if (page)
2454                 goto got_pg;
2455
2456         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2457         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2458                 /*
2459                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2460                  * the allocation is high priority and these type of
2461                  * allocations are system rather than user orientated
2462                  */
2463                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2464
2465                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2466                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2467                                 preferred_zone, migratetype);
2468                 if (page) {
2469                         goto got_pg;
2470                 }
2471         }
2472
2473         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2474         if (!wait)
2475                 goto nopage;
2476
2477         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2478         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2479                 goto nopage;
2480
2481         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2482         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2483                 goto nopage;
2484
2485         /*
2486          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2487          * attempts after direct reclaim are synchronous
2488          */
2489         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2490                                         zonelist, high_zoneidx,
2491                                         nodemask,
2492                                         alloc_flags, preferred_zone,
2493                                         migratetype, sync_migration,
2494                                         &contended_compaction,
2495                                         &deferred_compaction,
2496                                         &did_some_progress);
2497         if (page)
2498                 goto got_pg;
2499         sync_migration = true;
2500
2501         /*
2502          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2503          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2504          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2505          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2506          */
2507         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2508                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2509                 goto nopage;
2510
2511         /* Try direct reclaim and then allocating */
2512         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2513                                         zonelist, high_zoneidx,
2514                                         nodemask,
2515                                         alloc_flags, preferred_zone,
2516                                         migratetype, &did_some_progress);
2517         if (page)
2518                 goto got_pg;
2519
2520         /*
2521          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2522          * running out of options and have to consider going OOM
2523          */
2524         if (!did_some_progress) {
2525                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2526                         if (oom_killer_disabled)
2527                                 goto nopage;
2528                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2529                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2530                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2531                                 goto nopage;
2532                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2533                                         zonelist, high_zoneidx,
2534                                         nodemask, preferred_zone,
2535                                         migratetype);
2536                         if (page)
2537                                 goto got_pg;
2538
2539                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2540                                 /*
2541                                  * The oom killer is not called for high-order
2542                                  * allocations that may fail, so if no progress
2543                                  * is being made, there are no other options and
2544                                  * retrying is unlikely to help.
2545                                  */
2546                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2547                                         goto nopage;
2548                                 /*
2549                                  * The oom killer is not called for lowmem
2550                                  * allocations to prevent needlessly killing
2551                                  * innocent tasks.
2552                                  */
2553                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2554                                         goto nopage;
2555                         }
2556
2557                         goto restart;
2558                 }
2559         }
2560
2561         /* Check if we should retry the allocation */
2562         pages_reclaimed += did_some_progress;
2563         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2564                                                 pages_reclaimed)) {
2565                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2566                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2567                 goto rebalance;
2568         } else {
2569                 /*
2570                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2571                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2572                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2573                  */
2574                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2575                                         zonelist, high_zoneidx,
2576                                         nodemask,
2577                                         alloc_flags, preferred_zone,
2578                                         migratetype, sync_migration,
2579                                         &contended_compaction,
2580                                         &deferred_compaction,
2581                                         &did_some_progress);
2582                 if (page)
2583                         goto got_pg;
2584         }
2585
2586 nopage:
2587         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2588         return page;
2589 got_pg:
2590         if (kmemcheck_enabled)
2591                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2592
2593         return page;
2594 }
2595
2596 /*
2597  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2598  */
2599 struct page *
2600 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2601                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2602 {
2603         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2604         struct zone *preferred_zone;
2605         struct page *page = NULL;
2606         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2607         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2608         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2609         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2610
2611         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2612
2613         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2614
2615         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2616
2617         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2618                 return NULL;
2619
2620         /*
2621          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2622          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2623          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2624          */
2625         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2626                 return NULL;
2627
2628         /*
2629          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2630          * verified in the (always inline) callee
2631          */
2632         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2633                 return NULL;
2634
2635 retry_cpuset:
2636         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2637
2638         /* The preferred zone is used for statistics later */
2639         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2640                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2641                                 &preferred_zone);
2642         if (!preferred_zone)
2643                 goto out;
2644
2645 #ifdef CONFIG_CMA
2646         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2647                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2648 #endif
2649         /* First allocation attempt */
2650         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2651                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2652                         preferred_zone, migratetype);
2653         if (unlikely(!page)) {
2654                 /*
2655                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2656                  * can deadlock because I/O on the device might not
2657                  * complete.
2658                  */
2659                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2660                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2661                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2662                                 preferred_zone, migratetype);
2663         }
2664
2665         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2666
2667 out:
2668         /*
2669          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2670          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2671          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2672          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2673          */
2674         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2675                 goto retry_cpuset;
2676
2677         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2678
2679         return page;
2680 }
2681 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2682
2683 /*
2684  * Common helper functions.
2685  */
2686 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2687 {
2688         struct page *page;
2689
2690         /*
2691          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2692          * a highmem page
2693          */
2694         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2695
2696         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2697         if (!page)
2698                 return 0;
2699         return (unsigned long) page_address(page);
2700 }
2701 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2702
2703 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2704 {
2705         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2706 }
2707 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2708
2709 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2710 {
2711         if (put_page_testzero(page)) {
2712                 if (order == 0)
2713                         free_hot_cold_page(page, 0);
2714                 else
2715                         __free_pages_ok(page, order);
2716         }
2717 }
2718
2719 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2720
2721 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2722 {
2723         if (addr != 0) {
2724                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2725                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2726         }
2727 }
2728
2729 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2730
2731 /*
2732  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2733  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2734  *
2735  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2736  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2737  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2738  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2739  *
2740  * The caller knows better which flags it relies on.
2741  */
2742 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2743 {
2744         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2745         __free_pages(page, order);
2746 }
2747
2748 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2749 {
2750         if (addr != 0) {
2751                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2752                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2753         }
2754 }
2755
2756 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2757 {
2758         if (addr) {
2759                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2760                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2761
2762                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2763                 while (used < alloc_end) {
2764                         free_page(used);
2765                         used += PAGE_SIZE;
2766                 }
2767         }
2768         return (void *)addr;
2769 }
2770
2771 /**
2772  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2773  * @size: the number of bytes to allocate
2774  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2775  *
2776  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2777  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2778  * allocate memory in power-of-two pages.
2779  *
2780  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2781  *
2782  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2783  */
2784 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2785 {
2786         unsigned int order = get_order(size);
2787         unsigned long addr;
2788
2789         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2790         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2791 }
2792 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2793
2794 /**
2795  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2796  *                         pages on a node.
2797  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2798  * @size: the number of bytes to allocate
2799  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2800  *
2801  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2802  * back.
2803  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2804  * but is not exact.
2805  */
2806 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2807 {
2808         unsigned order = get_order(size);
2809         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2810         if (!p)
2811                 return NULL;
2812         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2813 }
2814 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2815
2816 /**
2817  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2818  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2819  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2820  *
2821  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2822  */
2823 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2824 {
2825         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2826         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2827
2828         while (addr < end) {
2829                 free_page(addr);
2830                 addr += PAGE_SIZE;
2831         }
2832 }
2833 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2834
2835 /**
2836  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2837  * @offset: The zone index of the highest zone
2838  *
2839  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2840  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2841  * zone, the number of pages is calculated as:
2842  *     present_pages - high_pages
2843  */
2844 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2845 {
2846         struct zoneref *z;
2847         struct zone *zone;
2848
2849         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2850         unsigned long sum = 0;
2851
2852         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2853
2854         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2855                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2856                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2857                 if (size > high)
2858                         sum += size - high;
2859         }
2860
2861         return sum;
2862 }
2863
2864 /**
2865  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2866  *
2867  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2868  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2869  */
2870 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2871 {
2872         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2873 }
2874 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2875
2876 /**
2877  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2878  *
2879  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2880  * high watermark within all zones.
2881  */
2882 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2883 {
2884         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2885 }
2886
2887 static inline void show_node(struct zone *zone)
2888 {
2889         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2890                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2891 }
2892
2893 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2894 {
2895         val->totalram = totalram_pages;
2896         val->sharedram = 0;
2897         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2898         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2899         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2900         val->freehigh = nr_free_highpages();
2901         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2902 }
2903
2904 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2905
2906 #ifdef CONFIG_NUMA
2907 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2908 {
2909         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2910
2911         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2912         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2913 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2914         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2915         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2916                         NR_FREE_PAGES);
2917 #else
2918         val->totalhigh = 0;
2919         val->freehigh = 0;
2920 #endif
2921         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2922 }
2923 #endif
2924
2925 /*
2926  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2927  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2928  */
2929 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2930 {
2931         bool ret = false;
2932         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2933
2934         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2935                 goto out;
2936
2937         do {
2938                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2939                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2940         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2941 out:
2942         return ret;
2943 }
2944
2945 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2946
2947 static void show_migration_types(unsigned char type)
2948 {
2949         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2950                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2951                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2952                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2953                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2954 #ifdef CONFIG_CMA
2955                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2956 #endif
2957 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2958                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2959 #endif
2960         };
2961         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2962         char *p = tmp;
2963         int i;
2964
2965         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2966                 if (type & (1 << i))
2967                         *p++ = types[i];
2968         }
2969
2970         *p = '\0';
2971         printk("(%s) ", tmp);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2976  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2977  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2978  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2979  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2980  */
2981 void show_free_areas(unsigned int filter)
2982 {
2983         int cpu;
2984         struct zone *zone;
2985
2986         for_each_populated_zone(zone) {
2987                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2988                         continue;
2989                 show_node(zone);
2990                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2991
2992                 for_each_online_cpu(cpu) {
2993                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2994
2995                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2996
2997                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2998                                cpu, pageset->pcp.high,
2999                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3000                 }
3001         }
3002
3003         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3004                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3005                 " unevictable:%lu"
3006                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3007                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3008                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3009                 " free_cma:%lu\n",
3010                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3011                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3012                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3013                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3014                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3015                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3016                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3017                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3018                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3019                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3020                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3021                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3022                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3023                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3024                 global_page_state(NR_SHMEM),
3025                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3026                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3027                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3028
3029         for_each_populated_zone(zone) {
3030                 int i;
3031
3032                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3033                         continue;
3034                 show_node(zone);
3035                 printk("%s"
3036                         " free:%lukB"
3037                         " min:%lukB"
3038                         " low:%lukB"
3039                         " high:%lukB"
3040                         " active_anon:%lukB"
3041                         " inactive_anon:%lukB"
3042                         " active_file:%lukB"
3043                         " inactive_file:%lukB"
3044                         " unevictable:%lukB"
3045                         " isolated(anon):%lukB"
3046                         " isolated(file):%lukB"
3047                         " present:%lukB"
3048                         " managed:%lukB"
3049                         " mlocked:%lukB"
3050                         " dirty:%lukB"
3051                         " writeback:%lukB"
3052                         " mapped:%lukB"
3053                         " shmem:%lukB"
3054                         " slab_reclaimable:%lukB"
3055                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3056                         " kernel_stack:%lukB"
3057                         " pagetables:%lukB"
3058                         " unstable:%lukB"
3059                         " bounce:%lukB"
3060                         " free_cma:%lukB"
3061                         " writeback_tmp:%lukB"
3062                         " pages_scanned:%lu"
3063                         " all_unreclaimable? %s"
3064                         "\n",
3065                         zone->name,
3066                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3067                         K(min_wmark_pages(zone)),
3068                         K(low_wmark_pages(zone)),
3069                         K(high_wmark_pages(zone)),
3070                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3071                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3072                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3073                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3074                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3075                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3076                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3077                         K(zone->present_pages),
3078                         K(zone->managed_pages),
3079                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3080                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3081                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3082                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3083                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3084                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3085                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3086                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3087                                 THREAD_SIZE / 1024,
3088                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3089                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3090                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3091                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3092                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3093                         zone->pages_scanned,
3094                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3095                         );
3096                 printk("lowmem_reserve[]:");
3097                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3098                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3099                 printk("\n");
3100         }
3101
3102         for_each_populated_zone(zone) {
3103                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3104                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3105
3106                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3107                         continue;
3108                 show_node(zone);
3109                 printk("%s: ", zone->name);
3110
3111                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3112                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3113                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3114                         int type;
3115
3116                         nr[order] = area->nr_free;
3117                         total += nr[order] << order;
3118
3119                         types[order] = 0;
3120                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3121                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3122                                         types[order] |= 1 << type;
3123                         }
3124                 }
3125                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3126                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3127                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3128                         if (nr[order])
3129                                 show_migration_types(types[order]);
3130                 }
3131                 printk("= %lukB\n", K(total));
3132         }
3133
3134         hugetlb_show_meminfo();
3135
3136         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3137
3138         show_swap_cache_info();
3139 }
3140
3141 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3142 {
3143         zoneref->zone = zone;
3144         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Builds allocation fallback zone lists.
3149  *
3150  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3151  */
3152 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3153                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3154 {
3155         struct zone *zone;
3156
3157         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3158         zone_type++;
3159
3160         do {
3161                 zone_type--;
3162                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3163                 if (populated_zone(zone)) {
3164                         zoneref_set_zone(zone,
3165                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3166                         check_highest_zone(zone_type);
3167                 }
3168
3169         } while (zone_type);
3170         return nr_zones;
3171 }
3172
3173
3174 /*
3175  *  zonelist_order:
3176  *  0 = automatic detection of better ordering.
3177  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3178  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3179  *
3180  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3181  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3182  */
3183 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3184 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3185 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3186
3187 /* zonelist order in the kernel.
3188  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3189  */
3190 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3191 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3192
3193
3194 #ifdef CONFIG_NUMA
3195 /* The value user specified ....changed by config */
3196 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3197 /* string for sysctl */
3198 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3199 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3200
3201 /*
3202  * interface for configure zonelist ordering.
3203  * command line option "numa_zonelist_order"
3204  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3205  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3206  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3207  */
3208
3209 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3210 {
3211         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3212                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3213         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3214                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3215         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3216                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3217         } else {
3218                 printk(KERN_WARNING
3219                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3220                         "%s\n", s);
3221                 return -EINVAL;
3222         }
3223         return 0;
3224 }
3225
3226 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3227 {
3228         int ret;
3229
3230         if (!s)
3231                 return 0;
3232
3233         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3234         if (ret == 0)
3235                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3236
3237         return ret;
3238 }
3239 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3240
3241 /*
3242  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3243  */
3244 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3245                 void __user *buffer, size_t *length,
3246                 loff_t *ppos)
3247 {
3248         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3249         int ret;
3250         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3251
3252         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3253         if (write)
3254                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3255         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3256         if (ret)
3257                 goto out;
3258         if (write) {
3259                 int oldval = user_zonelist_order;
3260                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3261                         /*
3262                          * bogus value.  restore saved string
3263                          */
3264                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3265                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3266                         user_zonelist_order = oldval;
3267                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3268                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3269                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3270                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3271                 }
3272         }
3273 out:
3274         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3275         return ret;
3276 }
3277
3278
3279 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3280 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3281
3282 /**
3283  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3284  * @node: node whose fallback list we're appending
3285  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3286  *
3287  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3288  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3289  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3290  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3291  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3292  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3293  * on them otherwise.
3294  * It returns -1 if no node is found.
3295  */
3296 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3297 {
3298         int n, val;
3299         int min_val = INT_MAX;
3300         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3301         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3302
3303         /* Use the local node if we haven't already */
3304         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3305                 node_set(node, *used_node_mask);
3306                 return node;
3307         }
3308
3309         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3310
3311                 /* Don't want a node to appear more than once */
3312                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3313                         continue;
3314
3315                 /* Use the distance array to find the distance */
3316                 val = node_distance(node, n);
3317
3318                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3319                 val += (n < node);
3320
3321                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3322                 tmp = cpumask_of_node(n);
3323                 if (!cpumask_empty(tmp))
3324                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3325
3326                 /* Slight preference for less loaded node */
3327                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3328                 val += node_load[n];
3329
3330                 if (val < min_val) {
3331                         min_val = val;
3332                         best_node = n;
3333                 }
3334         }
3335
3336         if (best_node >= 0)
3337                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3338
3339         return best_node;
3340 }
3341
3342
3343 /*
3344  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3345  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3346  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3347  */
3348 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3349 {
3350         int j;
3351         struct zonelist *zonelist;
3352
3353         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3354         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3355                 ;
3356         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3357                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3358         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3359         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Build gfp_thisnode zonelists
3364  */
3365 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3366 {
3367         int j;
3368         struct zonelist *zonelist;
3369
3370         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3371         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3372         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3373         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3374 }
3375
3376 /*
3377  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3378  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3379  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3380  * may still exist in local DMA zone.
3381  */
3382 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3383
3384 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3385 {
3386         int pos, j, node;
3387         int zone_type;          /* needs to be signed */
3388         struct zone *z;
3389         struct zonelist *zonelist;
3390
3391         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3392         pos = 0;
3393         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3394                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3395                         node = node_order[j];
3396                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3397                         if (populated_zone(z)) {
3398                                 zoneref_set_zone(z,
3399                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3400                                 check_highest_zone(zone_type);
3401                         }
3402                 }
3403         }
3404         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3405         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3406 }
3407
3408 static int default_zonelist_order(void)
3409 {
3410         int nid, zone_type;
3411         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3412         struct zone *z;
3413         int average_size;
3414         /*
3415          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3416          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3417          * into OOM very easily.
3418          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3419          */
3420         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3421         low_kmem_size = 0;
3422         total_size = 0;
3423         for_each_online_node(nid) {
3424                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3425                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3426                         if (populated_zone(z)) {
3427                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3428                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3429                                 total_size += z->present_pages;
3430                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3431                                 /*
3432                                  * If any node has only lowmem, then node order
3433                                  * is preferred to allow kernel allocations
3434                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3435                                  * on other nodes when there is an abundance of
3436                                  * lowmem available to allocate from.
3437                                  */
3438                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3439                         }
3440                 }
3441         }
3442         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3443             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3444                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3445         /*
3446          * look into each node's config.
3447          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3448          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3449          */
3450         average_size = total_size /
3451                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3452         for_each_online_node(nid) {
3453                 low_kmem_size = 0;
3454                 total_size = 0;
3455                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3456                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3457                         if (populated_zone(z)) {
3458                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3459                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3460                                 total_size += z->present_pages;
3461                         }
3462                 }
3463                 if (low_kmem_size &&
3464                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3465                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3466                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3467         }
3468         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3469 }
3470
3471 static void set_zonelist_order(void)
3472 {
3473         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3474                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3475         else
3476                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3477 }
3478
3479 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3480 {
3481         int j, node, load;
3482         enum zone_type i;
3483         nodemask_t used_mask;
3484         int local_node, prev_node;
3485         struct zonelist *zonelist;
3486         int order = current_zonelist_order;
3487
3488         /* initialize zonelists */
3489         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3490                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3491                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3492                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3493         }
3494
3495         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3496         local_node = pgdat->node_id;
3497         load = nr_online_nodes;
3498         prev_node = local_node;
3499         nodes_clear(used_mask);
3500
3501         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3502         j = 0;
3503
3504         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3505                 /*
3506                  * We don't want to pressure a particular node.
3507                  * So adding penalty to the first node in same
3508                  * distance group to make it round-robin.
3509                  */
3510                 if (node_distance(local_node, node) !=
3511                     node_distance(local_node, prev_node))
3512                         node_load[node] = load;
3513
3514                 prev_node = node;
3515                 load--;
3516                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3517                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3518                 else
3519                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3520         }
3521
3522         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3523                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3524                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3525         }
3526
3527         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3528 }
3529
3530 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3531 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3532 {
3533         struct zonelist *zonelist;
3534         struct zonelist_cache *zlc;
3535         struct zoneref *z;
3536
3537         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3538         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3539         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3540         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3541                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3542 }
3543
3544 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3545 /*
3546  * Return node id of node used for "local" allocations.
3547  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3548  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3549  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3550  */
3551 int local_memory_node(int node)
3552 {
3553         struct zone *zone;
3554
3555         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3556                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3557                                    NULL,
3558                                    &zone);
3559         return zone->node;
3560 }
3561 #endif
3562
3563 #else   /* CONFIG_NUMA */
3564
3565 static void set_zonelist_order(void)
3566 {
3567         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3568 }
3569
3570 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3571 {
3572         int node, local_node;
3573         enum zone_type j;
3574         struct zonelist *zonelist;
3575
3576         local_node = pgdat->node_id;
3577
3578         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3579         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3580
3581         /*
3582          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3583          * of all the other nodes.
3584          * We don't want to pressure a particular node, so when
3585          * building the zones for node N, we make sure that the
3586          * zones coming right after the local ones are those from
3587          * node N+1 (modulo N)
3588          */
3589         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3590                 if (!node_online(node))
3591                         continue;
3592                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3593                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3594         }
3595         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3596                 if (!node_online(node))
3597                         continue;
3598                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3599                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3600         }
3601
3602         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3603         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3604 }
3605
3606 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3607 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3608 {
3609         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3610 }
3611
3612 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3613
3614 /*
3615  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3616  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3617  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3618  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3619  * with interrupts disabled.
3620  *
3621  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3622  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3623  * hotplugged processors.
3624  *
3625  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3626  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3627  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3628  */
3629 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3630 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3631 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3632
3633 /*
3634  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3635  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3636  */
3637 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3638
3639 /* return values int ....just for stop_machine() */
3640 static int __build_all_zonelists(void *data)
3641 {
3642         int nid;
3643         int cpu;
3644         pg_data_t *self = data;
3645
3646 #ifdef CONFIG_NUMA
3647         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3648 #endif
3649
3650         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3651                 build_zonelists(self);
3652                 build_zonelist_cache(self);
3653         }
3654
3655         for_each_online_node(nid) {
3656                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3657
3658                 build_zonelists(pgdat);
3659                 build_zonelist_cache(pgdat);
3660         }
3661
3662         /*
3663          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3664          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3665          * each zone will be allocated later when the per cpu
3666          * allocator is available.
3667          *
3668          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3669          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3670          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3671          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3672          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3673          * (a chicken-egg dilemma).
3674          */
3675         for_each_possible_cpu(cpu) {
3676                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3677
3678 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3679                 /*
3680                  * We now know the "local memory node" for each node--
3681                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3682                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3683                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3684                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3685                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3686                  */
3687                 if (cpu_online(cpu))
3688                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3689 #endif
3690         }
3691
3692         return 0;
3693 }
3694
3695 /*
3696  * Called with zonelists_mutex held always
3697  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3698  */
3699 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3700 {
3701         set_zonelist_order();
3702
3703         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3704                 __build_all_zonelists(NULL);
3705                 mminit_verify_zonelist();
3706                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3707         } else {
3708                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3709                    of zonelist */
3710 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3711                 if (zone)
3712                         setup_zone_pageset(zone);
3713 #endif
3714                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3715                 /* cpuset refresh routine should be here */
3716         }
3717         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3718         /*
3719          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3720          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3721          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3722          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3723          * disabled and enable it later
3724          */
3725         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3726                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3727         else
3728                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3729
3730         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3731                 "Total pages: %ld\n",
3732                         nr_online_nodes,
3733                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3734                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3735                         vm_total_pages);
3736 #ifdef CONFIG_NUMA
3737         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3738 #endif
3739 }
3740
3741 /*
3742  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3743  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3744  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3745  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3746  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3747  * conservative, even though it seems large.
3748  *
3749  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3750  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3751  */
3752 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3753
3754 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3755 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3756 {
3757         unsigned long size = 1;
3758
3759         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3760
3761         while (size < pages)
3762                 size <<= 1;
3763
3764         /*
3765          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3766          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3767          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3768          */
3769         size = min(size, 4096UL);
3770
3771         return max(size, 4UL);
3772 }
3773 #else
3774 /*
3775  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3776  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3777  *
3778  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3779  *
3780  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3781  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3782  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3783  *
3784  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3785  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3786  *
3787  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3788  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3789  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3790  */
3791 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3792 {
3793         return 4096UL;
3794 }
3795 #endif
3796
3797 /*
3798  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3799  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3800  * hash function before the remainder is taken.
3801  */
3802 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3803 {
3804         return ffz(~size);
3805 }
3806
3807 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3808
3809 /*
3810  * Check if a pageblock contains reserved pages
3811  */
3812 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3813 {
3814         unsigned long pfn;
3815
3816         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3817                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3818                         return 1;
3819         }
3820         return 0;
3821 }
3822
3823 /*
3824  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3825  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3826  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3827  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3828  * blocks as reclaim kicks in
3829  */
3830 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3831 {
3832         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3833         struct page *page;
3834         unsigned long block_migratetype;
3835         int reserve;
3836
3837         /*
3838          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3839          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3840          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3841          * the block.
3842          */
3843         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3844         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3845         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3846         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3847                                                         pageblock_order;
3848
3849         /*
3850          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3851          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3852          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3853          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3854          * future allocation of hugepages at runtime.
3855          */
3856         reserve = min(2, reserve);
3857
3858         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3859                 if (!pfn_valid(pfn))
3860                         continue;
3861                 page = pfn_to_page(pfn);
3862
3863                 /* Watch out for overlapping nodes */
3864                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3865                         continue;
3866
3867                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3868
3869                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3870                 if (reserve > 0) {
3871                         /*
3872                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3873                          * them.
3874                          */
3875                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3876                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3877                                 continue;
3878
3879                         /* If this block is reserved, account for it */
3880                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3881                                 reserve--;
3882                                 continue;
3883                         }
3884
3885                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3886                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3887                                 set_pageblock_migratetype(page,
3888                                                         MIGRATE_RESERVE);
3889                                 move_freepages_block(zone, page,
3890                                                         MIGRATE_RESERVE);
3891                                 reserve--;
3892                                 continue;
3893                         }
3894                 }
3895
3896                 /*
3897                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3898                  * take it back
3899                  */
3900                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3901                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3902                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3903                 }
3904         }
3905 }
3906
3907 /*
3908  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3909  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3910  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3911  */
3912 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3913                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3914 {
3915         struct page *page;
3916         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3917         unsigned long pfn;
3918         struct zone *z;
3919
3920         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3921                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3922
3923         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3924         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3925                 /*
3926                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3927                  * handed to this function.  They do not
3928                  * exist on hotplugged memory.
3929                  */
3930                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3931                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3932                                 continue;
3933                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3934                                 continue;
3935                 }
3936                 page = pfn_to_page(pfn);
3937                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3938                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3939                 init_page_count(page);
3940                 page_mapcount_reset(page);
3941                 page_nid_reset_last(page);
3942                 SetPageReserved(page);
3943                 /*
3944                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3945                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3946                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3947                  * the address space during boot when many long-lived
3948                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3949                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3950                  * setup_zone_migrate_reserve()
3951                  *
3952                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3953                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3954                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3955                  * pfn out of zone.
3956                  */
3957                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3958                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3959                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3960                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3961
3962                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3963 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3964                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3965                 if (!is_highmem_idx(zone))
3966                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3967 #endif
3968         }
3969 }
3970
3971 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3972 {
3973         int order, t;
3974         for_each_migratetype_order(order, t) {
3975                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3976                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3977         }
3978 }
3979
3980 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3981 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3982         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3983 #endif
3984
3985 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3986 {
3987 #ifdef CONFIG_MMU
3988         int batch;
3989
3990         /*
3991          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3992          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3993          *
3994          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3995          */
3996         batch = zone->managed_pages / 1024;
3997         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3998                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3999         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4000         if (batch < 1)
4001                 batch = 1;
4002
4003         /*
4004          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4005          * of 2 value was found to be more likely to have
4006          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4007          *
4008          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4009          * batches of pages, one task can end up with a lot
4010          * of pages of one half of the possible page colors
4011          * and the other with pages of the other colors.
4012          */
4013         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4014
4015         return batch;
4016
4017 #else
4018         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4019          * conditions.
4020          *
4021          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4022          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4023          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4024          *
4025          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4026          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4027          * can be a significant delay between the individual batches being
4028          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4029          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4030          */
4031         return 0;
4032 #endif
4033 }
4034
4035 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4036 {
4037         struct per_cpu_pages *pcp;
4038         int migratetype;
4039
4040         memset(p, 0, sizeof(*p));
4041
4042         pcp = &p->pcp;
4043         pcp->count = 0;
4044         pcp->high = 6 * batch;
4045         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4046         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4047                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4048 }
4049
4050 /*
4051  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4052  * to the value high for the pageset p.
4053  */
4054
4055 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4056                                 unsigned long high)
4057 {
4058         struct per_cpu_pages *pcp;
4059
4060         pcp = &p->pcp;
4061         pcp->high = high;
4062         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4063         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4064                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4065 }
4066
4067 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4068 {
4069         int cpu;
4070
4071         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4072
4073         for_each_possible_cpu(cpu) {
4074                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4075
4076                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4077
4078                 if (percpu_pagelist_fraction)
4079                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4080                                 (zone->managed_pages /
4081                                         percpu_pagelist_fraction));
4082         }
4083 }
4084
4085 /*
4086  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4087  * Before this call only boot pagesets were available.
4088  */
4089 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4090 {
4091         struct zone *zone;
4092
4093         for_each_populated_zone(zone)
4094                 setup_zone_pageset(zone);
4095 }
4096
4097 static noinline __init_refok
4098 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4099 {
4100         int i;
4101         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4102         size_t alloc_size;
4103
4104         /*
4105          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4106          * per zone.
4107          */
4108         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4109                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4110         zone->wait_table_bits =
4111                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4112         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4113                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4114
4115         if (!slab_is_available()) {
4116                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4117                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4118         } else {
4119                 /*
4120                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4121                  * via memory hot-add.
4122                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4123                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4124                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4125                  * node itself as well.
4126                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4127                  * necessary.
4128                  */
4129                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4130         }
4131         if (!zone->wait_table)
4132                 return -ENOMEM;
4133
4134         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4135                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4136
4137         return 0;
4138 }
4139
4140 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4141 {
4142         /*
4143          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4144          * relies on the ability of the linker to provide the
4145          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4146          */
4147         zone->pageset = &boot_pageset;
4148
4149         if (zone->present_pages)
4150                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4151                         zone->name, zone->present_pages,
4152                                          zone_batchsize(zone));
4153 }
4154
4155 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4156                                         unsigned long zone_start_pfn,
4157                                         unsigned long size,
4158                                         enum memmap_context context)
4159 {
4160         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4161         int ret;
4162         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4163         if (ret)
4164                 return ret;
4165         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4166
4167         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4168
4169         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4170                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4171                         pgdat->node_id,
4172                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4173                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4174
4175         zone_init_free_lists(zone);
4176
4177         return 0;
4178 }
4179
4180 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4181 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4182 /*
4183  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4184  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4185  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4186  * alternative
4187  */
4188 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4189 {
4190         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4191         int i, nid;
4192         /*
4193          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4194          * when the kernel is running single-threaded.
4195          */
4196         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4197         static int __meminitdata last_nid;
4198
4199         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4200                 return last_nid;
4201
4202         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4203                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4204                         last_start_pfn = start_pfn;
4205                         last_end_pfn = end_pfn;
4206                         last_nid = nid;
4207                         return nid;
4208                 }
4209         /* This is a memory hole */
4210         return -1;
4211 }
4212 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4213
4214 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4215 {
4216         int nid;
4217
4218         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4219         if (nid >= 0)
4220                 return nid;
4221         /* just returns 0 */
4222         return 0;
4223 }
4224
4225 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4226 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4227 {
4228         int nid;
4229
4230         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4231         if (nid >= 0 && nid != node)
4232                 return false;
4233         return true;
4234 }
4235 #endif
4236
4237 /**
4238  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4239  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4240  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4241  *
4242  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4243  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4244  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4245  */
4246 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4247 {
4248         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4249         int i, this_nid;
4250
4251         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4252                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4253                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4254
4255                 if (start_pfn < end_pfn)
4256                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4257                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4258                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4259         }
4260 }
4261
4262 /**
4263  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4264  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4265  *
4266  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4267  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4268  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4269  */
4270 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4271 {
4272         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4273         int i, this_nid;
4274
4275         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4276                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4277 }
4278
4279 /**
4280  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4281  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4282  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4283  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4284  *
4285  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4286  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4287  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4288  * PFNs will be 0.
4289  */
4290 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4291                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4292 {
4293         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4294         int i;
4295
4296         *start_pfn = -1UL;
4297         *end_pfn = 0;
4298
4299         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4300                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4301                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4302         }
4303
4304         if (*start_pfn == -1UL)
4305                 *start_pfn = 0;
4306 }
4307
4308 /*
4309  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4310  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4311  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4312  */
4313 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4314 {
4315         int zone_index;
4316         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4317                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4318                         continue;
4319
4320                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4321                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4322                         break;
4323         }
4324
4325         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4326         movable_zone = zone_index;
4327 }
4328
4329 /*
4330  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4331  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4332  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4333  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4334  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4335  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4336  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4337  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4338  */
4339 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4340                                         unsigned long zone_type,
4341                                         unsigned long node_start_pfn,
4342                                         unsigned long node_end_pfn,
4343                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4344                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4345 {
4346         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4347         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4348                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4349                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4350                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4351                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4352                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4353
4354                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4355                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4356                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4357                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4358
4359                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4360                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4361                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4362         }
4363 }
4364
4365 /*
4366  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4367  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4368  */
4369 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4370                                         unsigned long zone_type,
4371                                         unsigned long *ignored)
4372 {
4373         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4374         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4375
4376         /* Get the start and end of the node and zone */
4377         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4378         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4379         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4380         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4381                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4382                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4383
4384         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4385         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4386                 return 0;
4387
4388         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4389         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4390         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4391
4392         /* Return the spanned pages */
4393         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4394 }
4395
4396 /*
4397  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4398  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4399  */
4400 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4401                                 unsigned long range_start_pfn,
4402                                 unsigned long range_end_pfn)
4403 {
4404         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4405         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4406         int i;
4407
4408         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4409                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4410                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4411                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4412         }
4413         return nr_absent;
4414 }
4415
4416 /**
4417  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4418  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4419  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4420  *
4421  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4422  */
4423 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4424                                                         unsigned long end_pfn)
4425 {
4426         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4427 }
4428
4429 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4430 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4431                                         unsigned long zone_type,
4432                                         unsigned long *ignored)
4433 {
4434         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4435         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4436         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4437         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4438
4439         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4440         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4441         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4442
4443         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4444                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4445                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4446         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4447 }
4448
4449 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4450 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4451                                         unsigned long zone_type,
4452                                         unsigned long *zones_size)
4453 {
4454         return zones_size[zone_type];
4455 }
4456
4457 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4458                                                 unsigned long zone_type,
4459                                                 unsigned long *zholes_size)
4460 {
4461         if (!zholes_size)
4462                 return 0;
4463
4464         return zholes_size[zone_type];
4465 }
4466
4467 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4468
4469 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4470                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4471 {
4472         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4473         enum zone_type i;
4474
4475         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4476                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4477                                                                 zones_size);
4478         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4479
4480         realtotalpages = totalpages;
4481         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4482                 realtotalpages -=
4483                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4484                                                                 zholes_size);
4485         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4486         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4487                                                         realtotalpages);
4488 }
4489
4490 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4491 /*
4492  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4493  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4494  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4495  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4496  * bytes.
4497  */
4498 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4499 {
4500         unsigned long usemapsize;
4501
4502         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4503         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4504         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4505         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4506         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4507
4508         return usemapsize / 8;
4509 }
4510
4511 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4512                                 struct zone *zone,
4513                                 unsigned long zone_start_pfn,
4514                                 unsigned long zonesize)
4515 {
4516         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4517         zone->pageblock_flags = NULL;
4518         if (usemapsize)
4519                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4520                                                                    usemapsize);
4521 }
4522 #else
4523 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4524                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4525 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4526
4527 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4528
4529 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4530 void __init set_pageblock_order(void)
4531 {
4532         unsigned int order;
4533
4534         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4535         if (pageblock_order)
4536                 return;
4537
4538         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4539                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4540         else
4541                 order = MAX_ORDER - 1;
4542
4543         /*
4544          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4545          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4546          * powerpc.
4547          */
4548         pageblock_order = order;
4549 }
4550 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4551
4552 /*
4553  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4554  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4555  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4556  * the kernel config
4557  */
4558 void __init set_pageblock_order(void)
4559 {
4560 }
4561
4562 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4563
4564 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4565                                                    unsigned long present_pages)
4566 {
4567         unsigned long pages = spanned_pages;
4568
4569         /*
4570          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4571          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4572          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4573          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4574          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4575          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4576          */
4577         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4578             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4579                 pages = present_pages;
4580
4581         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4582 }
4583
4584 /*
4585  * Set up the zone data structures:
4586  *   - mark all pages reserved
4587  *   - mark all memory queues empty
4588  *   - clear the memory bitmaps
4589  *
4590  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4591  */
4592 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4593                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4594 {
4595         enum zone_type j;
4596         int nid = pgdat->node_id;
4597         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4598         int ret;
4599
4600         pgdat_resize_init(pgdat);
4601 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4602         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4603         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4604         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4605 #endif
4606         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4607         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4608         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4609
4610         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4611                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4612                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4613
4614                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4615                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4616                                                                 zholes_size);
4617
4618                 /*
4619                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4620                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4621                  * and per-cpu initialisations
4622                  */
4623                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4624                 if (freesize >= memmap_pages) {
4625                         freesize -= memmap_pages;
4626                         if (memmap_pages)
4627                                 printk(KERN_DEBUG
4628                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4629                                        zone_names[j], memmap_pages);
4630                 } else
4631                         printk(KERN_WARNING
4632                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4633                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4634
4635                 /* Account for reserved pages */
4636                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4637                         freesize -= dma_reserve;
4638                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4639                                         zone_names[0], dma_reserve);
4640                 }
4641
4642                 if (!is_highmem_idx(j))
4643                         nr_kernel_pages += freesize;
4644                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4645                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4646                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4647                 nr_all_pages += freesize;
4648
4649                 zone->spanned_pages = size;
4650                 zone->present_pages = realsize;
4651                 /*
4652                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4653                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4654                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4655                  */
4656                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4657 #ifdef CONFIG_NUMA
4658                 zone->node = nid;
4659                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4660                                                 / 100;
4661                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4662 #endif
4663                 zone->name = zone_names[j];
4664                 spin_lock_init(&zone->lock);
4665                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4666                 zone_seqlock_init(zone);
4667                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4668
4669                 zone_pcp_init(zone);
4670                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4671                 if (!size)
4672                         continue;
4673
4674                 set_pageblock_order();
4675                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4676                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4677                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4678                 BUG_ON(ret);
4679                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4680                 zone_start_pfn += size;
4681         }
4682 }
4683
4684 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4685 {
4686         /* Skip empty nodes */
4687         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4688                 return;
4689
4690 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4691         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4692         if (!pgdat->node_mem_map) {
4693                 unsigned long size, start, end;
4694                 struct page *map;
4695
4696                 /*
4697                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4698                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4699                  * for the buddy allocator to function correctly.
4700                  */
4701                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4702                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4703                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4704                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4705                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4706                 if (!map)
4707                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4708                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4709         }
4710 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4711         /*
4712          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4713          */
4714         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4715                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4716 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4717                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4718                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4719 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4720         }
4721 #endif
4722 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4723 }
4724
4725 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4726                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4727 {
4728         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4729
4730         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4731         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4732
4733         pgdat->node_id = nid;
4734         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4735         init_zone_allows_reclaim(nid);
4736         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4737
4738         alloc_node_mem_map(pgdat);
4739 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4740         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4741                 nid, (unsigned long)pgdat,
4742                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4743 #endif
4744
4745         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4746 }
4747
4748 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4749
4750 #if MAX_NUMNODES > 1
4751 /*
4752  * Figure out the number of possible node ids.
4753  */
4754 void __init setup_nr_node_ids(void)
4755 {
4756         unsigned int node;
4757         unsigned int highest = 0;
4758
4759         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4760                 highest = node;
4761         nr_node_ids = highest + 1;
4762 }
4763 #endif
4764
4765 /**
4766  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4767  *
4768  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4769  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4770  * all the nodes.
4771  *
4772  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4773  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4774  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4775  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4776  *
4777  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4778  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4779  * populated node map.
4780  *
4781  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4782  * requirement (single node).
4783  */
4784 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4785 {
4786         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4787         unsigned long start, end, mask;
4788         int last_nid = -1;
4789         int i, nid;
4790
4791         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4792                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4793                         last_nid = nid;
4794                         last_end = end;
4795                         continue;
4796                 }
4797
4798                 /*
4799                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4800                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4801                  * too coarse to separate the current node from the last.
4802                  */
4803                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4804                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4805                         mask <<= 1;
4806
4807                 /* accumulate all internode masks */
4808                 accl_mask |= mask;
4809         }
4810
4811         /* convert mask to number of pages */
4812         return ~accl_mask + 1;
4813 }
4814
4815 /* Find the lowest pfn for a node */
4816 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4817 {
4818         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4819         unsigned long start_pfn;
4820         int i;
4821
4822         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4823                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4824
4825         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4826                 printk(KERN_WARNING
4827                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4828                 return 0;
4829         }
4830
4831         return min_pfn;
4832 }
4833
4834 /**
4835  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4836  *
4837  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4838  * add_active_range().
4839  */
4840 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4841 {
4842         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4843 }
4844
4845 /*
4846  * early_calculate_totalpages()
4847  * Sum pages in active regions for movable zone.
4848  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4849  */
4850 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4851 {
4852         unsigned long totalpages = 0;
4853         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4854         int i, nid;
4855
4856         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4857                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4858
4859                 totalpages += pages;
4860                 if (pages)
4861                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4862         }
4863         return totalpages;
4864 }
4865
4866 /*
4867  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4868  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4869  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4870  * others
4871  */
4872 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4873 {
4874         int i, nid;
4875         unsigned long usable_startpfn;
4876         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4877         /* save the state before borrow the nodemask */
4878         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4879         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4880         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4881
4882         /*
4883          * If movablecore was specified, calculate what size of
4884          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4885          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4886          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4887          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4888          * what movablecore would have allowed.
4889          */
4890         if (required_movablecore) {
4891                 unsigned long corepages;
4892
4893                 /*
4894                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4895                  * was requested by the user
4896                  */
4897                 required_movablecore =
4898                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4899                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4900
4901                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4902         }
4903
4904         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4905         if (!required_kernelcore)
4906                 goto out;
4907
4908         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4909         find_usable_zone_for_movable();
4910         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4911
4912 restart:
4913         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4914         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4915         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4916                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4917
4918                 /*
4919                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4920                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4921                  * amount of memory for the kernel
4922                  */
4923                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4924                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4925
4926                 /*
4927                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4928                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4929                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4930                  */
4931                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4932
4933                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4934                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4935                         unsigned long size_pages;
4936
4937                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4938                         if (start_pfn >= end_pfn)
4939                                 continue;
4940
4941                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4942                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4943                                 unsigned long kernel_pages;
4944                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4945                                                                 - start_pfn;
4946
4947                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4948                                                         kernelcore_remaining);
4949                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4950                                                         required_kernelcore);
4951
4952                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4953                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4954
4955                                         /*
4956                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4957                                          * that if we have to rebalance
4958                                          * kernelcore across nodes, we will
4959                                          * not double account here
4960                                          */
4961                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4962                                         continue;
4963                                 }
4964                                 start_pfn = usable_startpfn;
4965                         }
4966
4967                         /*
4968                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4969                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4970                          * number of pages used as kernelcore
4971                          */
4972                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4973                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4974                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4975                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4976
4977                         /*
4978                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4979                          * break if the kernelcore for this node has been
4980                          * satisified
4981                          */
4982                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4983                                                                 size_pages);
4984                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4985                         if (!kernelcore_remaining)
4986                                 break;
4987                 }
4988         }
4989
4990         /*
4991          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4992          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4993          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4994          * satisified
4995          */
4996         usable_nodes--;
4997         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4998                 goto restart;
4999
5000         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5001         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5002                 zone_movable_pfn[nid] =
5003                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5004
5005 out:
5006         /* restore the node_state */
5007         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5008 }
5009
5010 /* Any regular or high memory on that node ? */
5011 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5012 {
5013         enum zone_type zone_type;
5014
5015         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5016                 return;
5017
5018         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5019                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5020                 if (zone->present_pages) {
5021                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5022                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5023                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5024                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5025                         break;
5026                 }
5027         }
5028 }
5029
5030 /**
5031  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5032  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5033  *
5034  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5035  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5036  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5037  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5038  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5039  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5040  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5041  * at arch_max_dma_pfn.
5042  */
5043 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5044 {
5045         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5046         int i, nid;
5047
5048         /* Record where the zone boundaries are */
5049         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5050                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5051         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5052                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5053         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5054         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5055         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5056                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5057                         continue;
5058                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5059                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5060                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5061                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5062         }
5063         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5064         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5065
5066         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5067         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5068         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5069
5070         /* Print out the zone ranges */
5071         printk("Zone ranges:\n");
5072         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5073                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5074                         continue;
5075                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5076                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5077                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5078                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5079                 else
5080                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5081                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5082                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5083                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5084         }
5085
5086         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5087         printk("Movable zone start for each node\n");
5088         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5089                 if (zone_movable_pfn[i])
5090                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5091                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5092         }
5093
5094         /* Print out the early node map */
5095         printk("Early memory node ranges\n");
5096         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5097                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5098                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5099
5100         /* Initialise every node */
5101         mminit_verify_pageflags_layout();
5102         setup_nr_node_ids();
5103         for_each_online_node(nid) {
5104                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5105                 free_area_init_node(nid, NULL,
5106                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5107
5108                 /* Any memory on that node */
5109                 if (pgdat->node_present_pages)
5110                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5111                 check_for_memory(pgdat, nid);
5112         }
5113 }
5114
5115 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5116 {
5117         unsigned long long coremem;
5118         if (!p)
5119                 return -EINVAL;
5120
5121         coremem = memparse(p, &p);
5122         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5123
5124         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5125         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5126
5127         return 0;
5128 }
5129
5130 /*
5131  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5132  * cannot be reclaimed or migrated.
5133  */
5134 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5135 {
5136         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5137 }
5138
5139 /*
5140  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5141  * can be reclaimed or migrated.
5142  */
5143 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5144 {
5145         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5146 }
5147
5148 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5149 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5150
5151 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5152
5153 unsigned long free_reserved_area(unsigned long start, unsigned long end,
5154                                  int poison, char *s)
5155 {
5156         unsigned long pages, pos;
5157
5158         pos = start = PAGE_ALIGN(start);
5159         end &= PAGE_MASK;
5160         for (pages = 0; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5161                 if (poison)
5162                         memset((void *)pos, poison, PAGE_SIZE);
5163                 free_reserved_page(virt_to_page((void *)pos));
5164         }
5165
5166         if (pages && s)
5167                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%lx - %lx)\n",
5168                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5169
5170         return pages;
5171 }
5172
5173 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5174 void free_highmem_page(struct page *page)
5175 {
5176         __free_reserved_page(page);
5177         totalram_pages++;
5178         totalhigh_pages++;
5179 }
5180 #endif
5181
5182 /**
5183  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5184  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5185  *
5186  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5187  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5188  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5189  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5190  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5191  * smaller per-cpu batchsize.
5192  */
5193 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5194 {
5195         dma_reserve = new_dma_reserve;
5196 }
5197
5198 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5199 {
5200         free_area_init_node(0, zones_size,
5201                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5202 }
5203
5204 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5205                                  unsigned long action, void *hcpu)
5206 {
5207         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5208
5209         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5210                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5211                 drain_pages(cpu);
5212
5213                 /*
5214                  * Spill the event counters of the dead processor
5215                  * into the current processors event counters.
5216                  * This artificially elevates the count of the current
5217                  * processor.
5218                  */
5219                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5220
5221                 /*
5222                  * Zero the differential counters of the dead processor
5223                  * so that the vm statistics are consistent.
5224                  *
5225                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5226                  * race with what we are doing.
5227                  */
5228                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5229         }
5230         return NOTIFY_OK;
5231 }
5232
5233 void __init page_alloc_init(void)
5234 {
5235         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5236 }
5237
5238 /*
5239  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5240  *      or min_free_kbytes changes.
5241  */
5242 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5243 {
5244         struct pglist_data *pgdat;
5245         unsigned long reserve_pages = 0;
5246         enum zone_type i, j;
5247
5248         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5249                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5250                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5251                         unsigned long max = 0;
5252
5253                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5254                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5255                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5256                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5257                         }
5258
5259                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5260                         max += high_wmark_pages(zone);
5261
5262                         if (max > zone->managed_pages)
5263                                 max = zone->managed_pages;
5264                         reserve_pages += max;
5265                         /*
5266                          * Lowmem reserves are not available to
5267                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5268                          * kswapd tries to balance zones to their high
5269                          * watermark.  As a result, neither should be
5270                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5271                          * situation where reclaim has to clean pages
5272                          * in order to balance the zones.
5273                          */
5274                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5275                 }
5276         }
5277         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5278         totalreserve_pages = reserve_pages;
5279 }
5280
5281 /*
5282  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5283  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5284  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5285  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5286  */
5287 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5288 {
5289         struct pglist_data *pgdat;
5290         enum zone_type j, idx;
5291
5292         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5293                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5294                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5295                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5296
5297                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5298
5299                         idx = j;
5300                         while (idx) {
5301                                 struct zone *lower_zone;
5302
5303                                 idx--;
5304
5305                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5306                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5307
5308                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5309                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5310                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5311                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5312                         }
5313                 }
5314         }
5315
5316         /* update totalreserve_pages */
5317         calculate_totalreserve_pages();
5318 }
5319
5320 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5321 {
5322         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5323         unsigned long lowmem_pages = 0;
5324         struct zone *zone;
5325         unsigned long flags;
5326
5327         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5328         for_each_zone(zone) {
5329                 if (!is_highmem(zone))
5330                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5331         }
5332
5333         for_each_zone(zone) {
5334                 u64 tmp;
5335
5336                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5337                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5338                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5339                 if (is_highmem(zone)) {
5340                         /*
5341                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5342                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5343                          * value here.
5344                          *
5345                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5346                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5347                          * not be capped for highmem.
5348                          */
5349                         unsigned long min_pages;
5350
5351                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5352                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5353                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5354                 } else {
5355                         /*
5356                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5357                          * proportionate to the zone's size.
5358                          */
5359                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5360                 }
5361
5362                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5363                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5364
5365                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5366                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5367         }
5368
5369         /* update totalreserve_pages */
5370         calculate_totalreserve_pages();
5371 }
5372
5373 /**
5374  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5375  * or when memory is hot-{added|removed}
5376  *
5377  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5378  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5379  */
5380 void setup_per_zone_wmarks(void)
5381 {
5382         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5383         __setup_per_zone_wmarks();
5384         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5385 }
5386
5387 /*
5388  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5389  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5390  * to be referenced again before it is swapped out.
5391  *
5392  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5393  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5394  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5395  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5396  *
5397  * total     target    max
5398  * memory    ratio     inactive anon
5399  * -------------------------------------
5400  *   10MB       1         5MB
5401  *  100MB       1        50MB
5402  *    1GB       3       250MB
5403  *   10GB      10       0.9GB
5404  *  100GB      31         3GB
5405  *    1TB     101        10GB
5406  *   10TB     320        32GB
5407  */
5408 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5409 {
5410         unsigned int gb, ratio;
5411
5412         /* Zone size in gigabytes */
5413         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5414         if (gb)
5415                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5416         else
5417                 ratio = 1;
5418
5419         zone->inactive_ratio = ratio;
5420 }
5421
5422 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5423 {
5424         struct zone *zone;
5425
5426         for_each_zone(zone)
5427                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5428 }
5429
5430 /*
5431  * Initialise min_free_kbytes.
5432  *
5433  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5434  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5435  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5436  *
5437  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5438  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5439  *
5440  * which yields
5441  *
5442  * 16MB:        512k
5443  * 32MB:        724k
5444  * 64MB:        1024k
5445  * 128MB:       1448k
5446  * 256MB:       2048k
5447  * 512MB:       2896k
5448  * 1024MB:      4096k
5449  * 2048MB:      5792k
5450  * 4096MB:      8192k
5451  * 8192MB:      11584k
5452  * 16384MB:     16384k
5453  */
5454 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5455 {
5456         unsigned long lowmem_kbytes;
5457
5458         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5459
5460         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5461         if (min_free_kbytes < 128)
5462                 min_free_kbytes = 128;
5463         if (min_free_kbytes > 65536)
5464                 min_free_kbytes = 65536;
5465         setup_per_zone_wmarks();
5466         refresh_zone_stat_thresholds();
5467         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5468         setup_per_zone_inactive_ratio();
5469         return 0;
5470 }
5471 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5472
5473 /*
5474  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5475  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5476  *      changes.
5477  */
5478 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5479         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5480 {
5481         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5482         if (write)
5483                 setup_per_zone_wmarks();
5484         return 0;
5485 }
5486
5487 #ifdef CONFIG_NUMA
5488 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5489         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5490 {
5491         struct zone *zone;
5492         int rc;
5493
5494         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5495         if (rc)
5496                 return rc;
5497
5498         for_each_zone(zone)
5499                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5500                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5501         return 0;
5502 }
5503
5504 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5505         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5506 {
5507         struct zone *zone;
5508         int rc;
5509
5510         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5511         if (rc)
5512                 return rc;
5513
5514         for_each_zone(zone)
5515                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5516                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5517         return 0;
5518 }
5519 #endif
5520
5521 /*
5522  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5523  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5524  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5525  *
5526  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5527  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5528  * if in function of the boot time zone sizes.
5529  */
5530 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5531         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5532 {
5533         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5534         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5535         return 0;
5536 }
5537
5538 /*
5539  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5540  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5541  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5542  */
5543
5544 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5545         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5546 {
5547         struct zone *zone;
5548         unsigned int cpu;
5549         int ret;
5550
5551         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5552         if (!write || (ret < 0))
5553                 return ret;
5554         for_each_populated_zone(zone) {
5555                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5556                         unsigned long  high;
5557                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5558                         setup_pagelist_highmark(
5559                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5560                 }
5561         }
5562         return 0;
5563 }
5564
5565 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5566
5567 #ifdef CONFIG_NUMA
5568 static int __init set_hashdist(char *str)
5569 {
5570         if (!str)
5571                 return 0;
5572         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5573         return 1;
5574 }
5575 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5576 #endif
5577
5578 /*
5579  * allocate a large system hash table from bootmem
5580  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5581  *   quantity of entries
5582  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5583  */
5584 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5585                                      unsigned long bucketsize,
5586                                      unsigned long numentries,
5587                                      int scale,
5588                                      int flags,
5589                                      unsigned int *_hash_shift,
5590                                      unsigned int *_hash_mask,
5591                                      unsigned long low_limit,
5592                                      unsigned long high_limit)
5593 {
5594         unsigned long long max = high_limit;
5595         unsigned long log2qty, size;
5596         void *table = NULL;
5597
5598         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5599         if (!numentries) {
5600                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5601                 numentries = nr_kernel_pages;
5602                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5603                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5604                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5605
5606                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5607                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5608                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5609                 else
5610                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5611
5612                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5613                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5614                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5615                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5616                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5617                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5618                                 BUG_ON(!numentries);
5619                         }
5620                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5621                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5622         }
5623         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5624
5625         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5626         if (max == 0) {
5627                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5628                 do_div(max, bucketsize);
5629         }
5630         max = min(max, 0x80000000ULL);
5631
5632         if (numentries < low_limit)
5633                 numentries = low_limit;
5634         if (numentries > max)
5635                 numentries = max;
5636
5637         log2qty = ilog2(numentries);
5638
5639         do {
5640                 size = bucketsize << log2qty;
5641                 if (flags & HASH_EARLY)
5642                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5643                 else if (hashdist)
5644                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5645                 else {
5646                         /*
5647                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5648                          * some pages at the end of hash table which
5649                          * alloc_pages_exact() automatically does
5650                          */
5651                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5652                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5653                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5654                         }
5655                 }
5656         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5657
5658         if (!table)
5659                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5660
5661         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5662                tablename,
5663                (1UL << log2qty),
5664                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5665                size);
5666
5667         if (_hash_shift)
5668                 *_hash_shift = log2qty;
5669         if (_hash_mask)
5670                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5671
5672         return table;
5673 }
5674
5675 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5676 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5677                                                         unsigned long pfn)
5678 {
5679 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5680         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5681 #else
5682         return zone->pageblock_flags;
5683 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5684 }
5685
5686 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5687 {
5688 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5689         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5690         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5691 #else
5692         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5693         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5694 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5695 }
5696
5697 /**
5698  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5699  * @page: The page within the block of interest
5700  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5701  * @end_bitidx: The last bit of interest
5702  * returns pageblock_bits flags
5703  */
5704 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5705                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5706 {
5707         struct zone *zone;
5708         unsigned long *bitmap;
5709         unsigned long pfn, bitidx;
5710         unsigned long flags = 0;
5711         unsigned long value = 1;
5712
5713         zone = page_zone(page);
5714         pfn = page_to_pfn(page);
5715         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5716         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5717
5718         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5719                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5720                         flags |= value;
5721
5722         return flags;
5723 }
5724
5725 /**
5726  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5727  * @page: The page within the block of interest
5728  * @start_bitidx: The first bit of interest
5729  * @end_bitidx: The last bit of interest
5730  * @flags: The flags to set
5731  */
5732 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5733                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5734 {
5735         struct zone *zone;
5736         unsigned long *bitmap;
5737         unsigned long pfn, bitidx;
5738         unsigned long value = 1;
5739
5740         zone = page_zone(page);
5741         pfn = page_to_pfn(page);
5742         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5743         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5744         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5745
5746         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5747                 if (flags & value)
5748                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5749                 else
5750                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5751 }
5752
5753 /*
5754  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5755  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5756  *
5757  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5758  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5759  * expect this function should be exact.
5760  */
5761 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5762                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5763 {
5764         unsigned long pfn, iter, found;
5765         int mt;
5766
5767         /*
5768          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5769          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5770          */
5771         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5772                 return false;
5773         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5774         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5775                 return false;
5776
5777         pfn = page_to_pfn(page);
5778         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5779                 unsigned long check = pfn + iter;
5780
5781                 if (!pfn_valid_within(check))
5782                         continue;
5783
5784                 page = pfn_to_page(check);
5785                 /*
5786                  * We can't use page_count without pin a page
5787                  * because another CPU can free compound page.
5788                  * This check already skips compound tails of THP
5789                  * because their page->_count is zero at all time.
5790                  */
5791                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5792                         if (PageBuddy(page))
5793                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5794                         continue;
5795                 }
5796
5797                 /*
5798                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5799                  * page_count() is not 0.
5800                  */
5801                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5802                         continue;
5803
5804                 if (!PageLRU(page))
5805                         found++;
5806                 /*
5807                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5808                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5809                  * and it still to be fixed.
5810                  */
5811                 /*
5812                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5813                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5814                  *
5815                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5816                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5817                  * page at boot.
5818                  */
5819                 if (found > count)
5820                         return true;
5821         }
5822         return false;
5823 }
5824
5825 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5826 {
5827         struct zone *zone;
5828         unsigned long pfn;
5829
5830         /*
5831          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5832          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5833          * the zone but still within the section.
5834          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5835          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5836          */
5837         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5838                 return false;
5839
5840         zone = page_zone(page);
5841         pfn = page_to_pfn(page);
5842         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5843                 return false;
5844
5845         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5846 }
5847
5848 #ifdef CONFIG_CMA
5849
5850 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5851 {
5852         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5853                              pageblock_nr_pages) - 1);
5854 }
5855
5856 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5857 {
5858         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5859                                 pageblock_nr_pages));
5860 }
5861
5862 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5863 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5864                                         unsigned long start, unsigned long end)
5865 {
5866         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5867         unsigned long nr_reclaimed;
5868         unsigned long pfn = start;
5869         unsigned int tries = 0;
5870         int ret = 0;
5871
5872         migrate_prep();
5873
5874         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5875                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5876                         ret = -EINTR;
5877                         break;
5878                 }
5879
5880                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5881                         cc->nr_migratepages = 0;
5882                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5883                                                          pfn, end, true);
5884                         if (!pfn) {
5885                                 ret = -EINTR;
5886                                 break;
5887                         }
5888                         tries = 0;
5889                 } else if (++tries == 5) {
5890                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5891                         break;
5892                 }
5893
5894                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5895                                                         &cc->migratepages);
5896                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5897
5898                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5899                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5900         }
5901         if (ret < 0) {
5902                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5903                 return ret;
5904         }
5905         return 0;
5906 }
5907
5908 /**
5909  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5910  * @start:      start PFN to allocate
5911  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5912  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5913  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5914  *                      in range must have the same migratetype and it must
5915  *                      be either of the two.
5916  *
5917  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5918  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5919  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5920  * pages fall in.
5921  *
5922  * The PFN range must belong to a single zone.
5923  *
5924  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5925  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5926  * need to be freed with free_contig_range().
5927  */
5928 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5929                        unsigned migratetype)
5930 {
5931         unsigned long outer_start, outer_end;
5932         int ret = 0, order;
5933
5934         struct compact_control cc = {
5935                 .nr_migratepages = 0,
5936                 .order = -1,
5937                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5938                 .sync = true,
5939                 .ignore_skip_hint = true,
5940         };
5941         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5942
5943         /*
5944          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5945          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5946          * have different sizes, and due to the way page allocator
5947          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5948          * that page allocator won't try to merge buddies from
5949          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5950          * other migration type.
5951          *
5952          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5953          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5954          * we are interested in).  This will put all the pages in
5955          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5956          *
5957          * When this is done, we take the pages in range from page
5958          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5959          * page allocator will never consider using them.
5960          *
5961          * This lets us mark the pageblocks back as
5962          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5963          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5964          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5965          */
5966
5967         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5968                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5969                                        false);
5970         if (ret)
5971                 return ret;
5972
5973         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5974         if (ret)
5975                 goto done;
5976
5977         /*
5978          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5979          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5980          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5981          * What we are going to do is to allocate all pages from
5982          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5983          *
5984          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5985          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5986          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5987          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5988          * once this is done free the pages we are not interested in.
5989          *
5990          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5991          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5992          */
5993
5994         lru_add_drain_all();
5995         drain_all_pages();
5996
5997         order = 0;
5998         outer_start = start;
5999         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6000                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6001                         ret = -EBUSY;
6002                         goto done;
6003                 }
6004                 outer_start &= ~0UL << order;
6005         }
6006
6007         /* Make sure the range is really isolated. */
6008         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6009                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6010                        outer_start, end);
6011                 ret = -EBUSY;
6012                 goto done;
6013         }
6014
6015
6016         /* Grab isolated pages from freelists. */
6017         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6018         if (!outer_end) {
6019                 ret = -EBUSY;
6020                 goto done;
6021         }
6022
6023         /* Free head and tail (if any) */
6024         if (start != outer_start)
6025                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6026         if (end != outer_end)
6027                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6028
6029 done:
6030         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6031                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6032         return ret;
6033 }
6034
6035 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6036 {
6037         unsigned int count = 0;
6038
6039         for (; nr_pages--; pfn++) {
6040                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6041
6042                 count += page_count(page) != 1;
6043                 __free_page(page);
6044         }
6045         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6046 }
6047 #endif
6048
6049 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6050 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6051 {
6052         struct zone *zone = data;
6053         int cpu;
6054         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6055
6056         for_each_possible_cpu(cpu) {
6057                 struct per_cpu_pageset *pset;
6058                 struct per_cpu_pages *pcp;
6059
6060                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6061                 pcp = &pset->pcp;
6062
6063                 local_irq_save(flags);
6064                 if (pcp->count > 0)
6065                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6066                 drain_zonestat(zone, pset);
6067                 setup_pageset(pset, batch);
6068                 local_irq_restore(flags);
6069         }
6070         return 0;
6071 }
6072
6073 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6074 {
6075         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6076 }
6077 #endif
6078
6079 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6080 {
6081         unsigned long flags;
6082         int cpu;
6083         struct per_cpu_pageset *pset;