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