idle: Remove GENERIC_IDLE_LOOP config switch
[linux-3.10.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
208 static unsigned long __initdata required_movablecore;
209 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
210
211 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
212 int movable_zone;
213 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
214 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
215
216 #if MAX_NUMNODES > 1
217 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
218 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
219 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
220 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
221 #endif
222
223 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
224
225 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
226 {
227
228         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
229                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
230
231         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
232                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
233 }
234
235 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
236
237 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
238 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
239 {
240         int ret = 0;
241         unsigned seq;
242         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
243         unsigned long sp, start_pfn;
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
248                 sp = zone->spanned_pages;
249                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         if (ret)
254                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
255                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
256
257         return ret;
258 }
259
260 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
263                 return 0;
264         if (zone != page_zone(page))
265                 return 0;
266
267         return 1;
268 }
269 /*
270  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
271  */
272 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
275                 return 1;
276         if (!page_is_consistent(zone, page))
277                 return 1;
278
279         return 0;
280 }
281 #else
282 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         return 0;
285 }
286 #endif
287
288 static void bad_page(struct page *page)
289 {
290         static unsigned long resume;
291         static unsigned long nr_shown;
292         static unsigned long nr_unshown;
293
294         /* Don't complain about poisoned pages */
295         if (PageHWPoison(page)) {
296                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
297                 return;
298         }
299
300         /*
301          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
302          * or allow a steady drip of one report per second.
303          */
304         if (nr_shown == 60) {
305                 if (time_before(jiffies, resume)) {
306                         nr_unshown++;
307                         goto out;
308                 }
309                 if (nr_unshown) {
310                         printk(KERN_ALERT
311                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
312                                 nr_unshown);
313                         nr_unshown = 0;
314                 }
315                 nr_shown = 0;
316         }
317         if (nr_shown++ == 0)
318                 resume = jiffies + 60 * HZ;
319
320         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
321                 current->comm, page_to_pfn(page));
322         dump_page(page);
323
324         print_modules();
325         dump_stack();
326 out:
327         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
328         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
329         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
330 }
331
332 /*
333  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
334  *
335  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
336  *
337  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
338  *
339  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
340  * pointing at the head page.
341  *
342  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
343  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
344  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
345  */
346
347 static void free_compound_page(struct page *page)
348 {
349         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
350 }
351
352 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
353 {
354         int i;
355         int nr_pages = 1 << order;
356
357         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
358         set_compound_order(page, order);
359         __SetPageHead(page);
360         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
361                 struct page *p = page + i;
362                 __SetPageTail(p);
363                 set_page_count(p, 0);
364                 p->first_page = page;
365         }
366 }
367
368 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
369 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
370 {
371         int i;
372         int nr_pages = 1 << order;
373         int bad = 0;
374
375         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- nyc
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
542
543         if (unlikely(PageCompound(page)))
544                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
545                         return;
546
547         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
548
549         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
550
551         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
552         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
553
554         while (order < MAX_ORDER-1) {
555                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
556                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
557                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
558                         break;
559                 /*
560                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
561                  * merge with it and move up one order.
562                  */
563                 if (page_is_guard(buddy)) {
564                         clear_page_guard_flag(buddy);
565                         set_page_private(page, 0);
566                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
567                                                   migratetype);
568                 } else {
569                         list_del(&buddy->lru);
570                         zone->free_area[order].nr_free--;
571                         rmv_page_order(buddy);
572                 }
573                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
574                 page = page + (combined_idx - page_idx);
575                 page_idx = combined_idx;
576                 order++;
577         }
578         set_page_order(page, order);
579
580         /*
581          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
582          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
583          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
584          * that is happening, add the free page to the tail of the list
585          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
586          * as a higher order page
587          */
588         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
589                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
590                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
591                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
593                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
594                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
595                         list_add_tail(&page->lru,
596                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597                         goto out;
598                 }
599         }
600
601         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
602 out:
603         zone->free_area[order].nr_free++;
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         page_nid_reset_last(page);
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
668
669                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
670                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
671                         list_del(&page->lru);
672                         mt = get_freepage_migratetype(page);
673                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
674                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
675                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
676                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
677                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
678                                 if (is_migrate_cma(mt))
679                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
680                         }
681                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
682         }
683         spin_unlock(&zone->lock);
684 }
685
686 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
687                                 int migratetype)
688 {
689         spin_lock(&zone->lock);
690         zone->all_unreclaimable = 0;
691         zone->pages_scanned = 0;
692
693         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
694         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
695                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
696         spin_unlock(&zone->lock);
697 }
698
699 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
700 {
701         int i;
702         int bad = 0;
703
704         trace_mm_page_free(page, order);
705         kmemcheck_free_shadow(page, order);
706
707         if (PageAnon(page))
708                 page->mapping = NULL;
709         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
710                 bad += free_pages_check(page + i);
711         if (bad)
712                 return false;
713
714         if (!PageHighMem(page)) {
715                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
716                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
717                                            PAGE_SIZE << order);
718         }
719         arch_free_page(page, order);
720         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
721
722         return true;
723 }
724
725 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
726 {
727         unsigned long flags;
728         int migratetype;
729
730         if (!free_pages_prepare(page, order))
731                 return;
732
733         local_irq_save(flags);
734         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
735         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
736         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
737         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
738         local_irq_restore(flags);
739 }
740
741 /*
742  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
743  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
744  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
745  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
746  * put_page_bootmem() to serialize writers.
747  */
748 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         unsigned int nr_pages = 1 << order;
751         unsigned int loop;
752
753         prefetchw(page);
754         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
755                 struct page *p = &page[loop];
756
757                 if (loop + 1 < nr_pages)
758                         prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762
763         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
764         set_page_refcounted(page);
765         __free_pages(page, order);
766 }
767
768 #ifdef CONFIG_CMA
769 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
770 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
771 {
772         unsigned i = pageblock_nr_pages;
773         struct page *p = page;
774
775         do {
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         } while (++p, --i);
779
780         set_page_refcounted(page);
781         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
782         __free_pages(page, pageblock_order);
783         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
785         if (PageHighMem(page))
786                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
787 #endif
788 }
789 #endif
790
791 /*
792  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
793  * Please do not alter this order without good reasons and regression
794  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
795  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
796  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
797  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
798  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
799  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
800  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
801  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
806         int low, int high, struct free_area *area,
807         int migratetype)
808 {
809         unsigned long size = 1 << high;
810
811         while (high > low) {
812                 area--;
813                 high--;
814                 size >>= 1;
815                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
816
817 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
818                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
819                         /*
820                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
821                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
822                          * Corresponding page table entries will not be touched,
823                          * pages will stay not present in virtual address space
824                          */
825                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
826                         set_page_guard_flag(&page[size]);
827                         set_page_private(&page[size], high);
828                         /* Guard pages are not available for any usage */
829                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
830                                                   migratetype);
831                         continue;
832                 }
833 #endif
834                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
835                 area->nr_free++;
836                 set_page_order(&page[size], high);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * This page is about to be returned from the page allocator
842  */
843 static inline int check_new_page(struct page *page)
844 {
845         if (unlikely(page_mapcount(page) |
846                 (page->mapping != NULL)  |
847                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
848                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
849                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
850                 bad_page(page);
851                 return 1;
852         }
853         return 0;
854 }
855
856 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
857 {
858         int i;
859
860         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
861                 struct page *p = page + i;
862                 if (unlikely(check_new_page(p)))
863                         return 1;
864         }
865
866         set_page_private(page, 0);
867         set_page_refcounted(page);
868
869         arch_alloc_page(page, order);
870         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
871
872         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
873                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
874
875         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
876                 prep_compound_page(page, order);
877
878         return 0;
879 }
880
881 /*
882  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
883  * the smallest available page from the freelists
884  */
885 static inline
886 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned int current_order;
890         struct free_area * area;
891         struct page *page;
892
893         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
894         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
895                 area = &(zone->free_area[current_order]);
896                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
897                         continue;
898
899                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
900                                                         struct page, lru);
901                 list_del(&page->lru);
902                 rmv_page_order(page);
903                 area->nr_free--;
904                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
905                 return page;
906         }
907
908         return NULL;
909 }
910
911
912 /*
913  * This array describes the order lists are fallen back to when
914  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
915  */
916 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
917         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919 #ifdef CONFIG_CMA
920         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
921         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
922 #else
923         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
924 #endif
925         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
927         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
928 #endif
929 };
930
931 /*
932  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
933  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
934  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
935  */
936 int move_freepages(struct zone *zone,
937                           struct page *start_page, struct page *end_page,
938                           int migratetype)
939 {
940         struct page *page;
941         unsigned long order;
942         int pages_moved = 0;
943
944 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
945         /*
946          * page_zone is not safe to call in this context when
947          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
948          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
949          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
950          * grouping pages by mobility
951          */
952         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
953 #endif
954
955         for (page = start_page; page <= end_page;) {
956                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
957                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
958
959                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
960                         page++;
961                         continue;
962                 }
963
964                 if (!PageBuddy(page)) {
965                         page++;
966                         continue;
967                 }
968
969                 order = page_order(page);
970                 list_move(&page->lru,
971                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
972                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
973                 page += 1 << order;
974                 pages_moved += 1 << order;
975         }
976
977         return pages_moved;
978 }
979
980 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
981                                 int migratetype)
982 {
983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
984         struct page *start_page, *end_page;
985
986         start_pfn = page_to_pfn(page);
987         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
988         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
989         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
990         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
991
992         /* Do not cross zone boundaries */
993         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
994                 start_page = page;
995         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
996                 return 0;
997
998         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
999 }
1000
1001 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1002                                         int start_order, int migratetype)
1003 {
1004         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1005
1006         while (nr_pageblocks--) {
1007                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1008                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1009         }
1010 }
1011
1012 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1013 static inline struct page *
1014 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1015 {
1016         struct free_area * area;
1017         int current_order;
1018         struct page *page;
1019         int migratetype, i;
1020
1021         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1022         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1023                                                 --current_order) {
1024                 for (i = 0;; i++) {
1025                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1026
1027                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1028                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1029                                 break;
1030
1031                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1032                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1033                                 continue;
1034
1035                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1036                                         struct page, lru);
1037                         area->nr_free--;
1038
1039                         /*
1040                          * If breaking a large block of pages, move all free
1041                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1042                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1043                          * aggressive about taking ownership of free pages
1044                          *
1045                          * On the other hand, never change migration
1046                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1047                          * pages on different free lists. We don't
1048                          * want unmovable pages to be allocated from
1049                          * MIGRATE_CMA areas.
1050                          */
1051                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1052                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1053                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1054                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1055                                 int pages;
1056                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1057                                                                 start_migratetype);
1058
1059                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1060                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1061                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1062                                         set_pageblock_migratetype(page,
1063                                                                 start_migratetype);
1064
1065                                 migratetype = start_migratetype;
1066                         }
1067
1068                         /* Remove the page from the freelists */
1069                         list_del(&page->lru);
1070                         rmv_page_order(page);
1071
1072                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1073                         if (current_order >= pageblock_order &&
1074                             !is_migrate_cma(migratetype))
1075                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1076                                                         start_migratetype);
1077
1078                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1079                                is_migrate_cma(migratetype)
1080                              ? migratetype : start_migratetype);
1081
1082                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1083                                 start_migratetype, migratetype);
1084
1085                         return page;
1086                 }
1087         }
1088
1089         return NULL;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1094  * Call me with the zone->lock already held.
1095  */
1096 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1097                                                 int migratetype)
1098 {
1099         struct page *page;
1100
1101 retry_reserve:
1102         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1103
1104         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1105                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1106
1107                 /*
1108                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1109                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1110                  * and we want just one call site
1111                  */
1112                 if (!page) {
1113                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1114                         goto retry_reserve;
1115                 }
1116         }
1117
1118         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1119         return page;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1124  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1125  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1126  */
1127 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1128                         unsigned long count, struct list_head *list,
1129                         int migratetype, int cold)
1130 {
1131         int mt = migratetype, i;
1132
1133         spin_lock(&zone->lock);
1134         for (i = 0; i < count; ++i) {
1135                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1136                 if (unlikely(page == NULL))
1137                         break;
1138
1139                 /*
1140                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1141                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1142                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1143                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1144                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1145                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1146                  * properly.
1147                  */
1148                 if (likely(cold == 0))
1149                         list_add(&page->lru, list);
1150                 else
1151                         list_add_tail(&page->lru, list);
1152                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1153                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1155                                 mt = migratetype;
1156                 }
1157                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1158                 list = &page->lru;
1159                 if (is_migrate_cma(mt))
1160                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1161                                               -(1 << order));
1162         }
1163         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1164         spin_unlock(&zone->lock);
1165         return i;
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_NUMA
1169 /*
1170  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1171  * currently executing processor on remote nodes after they have
1172  * expired.
1173  *
1174  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1175  * a single processor.
1176  */
1177 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         int to_drain;
1181
1182         local_irq_save(flags);
1183         if (pcp->count >= pcp->batch)
1184                 to_drain = pcp->batch;
1185         else
1186                 to_drain = pcp->count;
1187         if (to_drain > 0) {
1188                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1189                 pcp->count -= to_drain;
1190         }
1191         local_irq_restore(flags);
1192 }
1193 #endif
1194
1195 /*
1196  * Drain pages of the indicated processor.
1197  *
1198  * The processor must either be the current processor and the
1199  * thread pinned to the current processor or a processor that
1200  * is not online.
1201  */
1202 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1203 {
1204         unsigned long flags;
1205         struct zone *zone;
1206
1207         for_each_populated_zone(zone) {
1208                 struct per_cpu_pageset *pset;
1209                 struct per_cpu_pages *pcp;
1210
1211                 local_irq_save(flags);
1212                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1213
1214                 pcp = &pset->pcp;
1215                 if (pcp->count) {
1216                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1217                         pcp->count = 0;
1218                 }
1219                 local_irq_restore(flags);
1220         }
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1225  */
1226 void drain_local_pages(void *arg)
1227 {
1228         drain_pages(smp_processor_id());
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1233  *
1234  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1235  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1236  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1237  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1238  * before the call to on_each_cpu_mask().
1239  */
1240 void drain_all_pages(void)
1241 {
1242         int cpu;
1243         struct per_cpu_pageset *pcp;
1244         struct zone *zone;
1245
1246         /*
1247          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1248          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1249          */
1250         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1251
1252         /*
1253          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1254          * as offline notification will cause the notified
1255          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1256          * disables preemption as part of its processing
1257          */
1258         for_each_online_cpu(cpu) {
1259                 bool has_pcps = false;
1260                 for_each_populated_zone(zone) {
1261                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1262                         if (pcp->pcp.count) {
1263                                 has_pcps = true;
1264                                 break;
1265                         }
1266                 }
1267                 if (has_pcps)
1268                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1269                 else
1270                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1271         }
1272         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1273 }
1274
1275 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1276
1277 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1278 {
1279         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1280         unsigned long flags;
1281         int order, t;
1282         struct list_head *curr;
1283
1284         if (!zone->spanned_pages)
1285                 return;
1286
1287         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1288
1289         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1290         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1291                 if (pfn_valid(pfn)) {
1292                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1293
1294                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1295                                 swsusp_unset_page_free(page);
1296                 }
1297
1298         for_each_migratetype_order(order, t) {
1299                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1300                         unsigned long i;
1301
1302                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1303                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1304                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1305                 }
1306         }
1307         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1308 }
1309 #endif /* CONFIG_PM */
1310
1311 /*
1312  * Free a 0-order page
1313  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1314  */
1315 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1316 {
1317         struct zone *zone = page_zone(page);
1318         struct per_cpu_pages *pcp;
1319         unsigned long flags;
1320         int migratetype;
1321
1322         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1323                 return;
1324
1325         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1326         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1327         local_irq_save(flags);
1328         __count_vm_event(PGFREE);
1329
1330         /*
1331          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1332          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1333          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1334          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1335          * excessively into the page allocator
1336          */
1337         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1338                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1339                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1340                         goto out;
1341                 }
1342                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1343         }
1344
1345         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1346         if (cold)
1347                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1348         else
1349                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1350         pcp->count++;
1351         if (pcp->count >= pcp->high) {
1352                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1353                 pcp->count -= pcp->batch;
1354         }
1355
1356 out:
1357         local_irq_restore(flags);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Free a list of 0-order pages
1362  */
1363 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1364 {
1365         struct page *page, *next;
1366
1367         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1368                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1369                 free_hot_cold_page(page, cold);
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1375  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1376  * Each sub-page must be freed individually.
1377  *
1378  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1379  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1380  */
1381 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1382 {
1383         int i;
1384
1385         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1386         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1387
1388 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1389         /*
1390          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1391          * otherwise free the whole shadow.
1392          */
1393         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1394                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1395 #endif
1396
1397         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1398                 set_page_refcounted(page + i);
1399 }
1400
1401 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1402 {
1403         unsigned long watermark;
1404         struct zone *zone;
1405         int mt;
1406
1407         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1408
1409         zone = page_zone(page);
1410         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1411
1412         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1413                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1414                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1415                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1416                         return 0;
1417
1418                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1419         }
1420
1421         /* Remove page from free list */
1422         list_del(&page->lru);
1423         zone->free_area[order].nr_free--;
1424         rmv_page_order(page);
1425
1426         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1427         if (order >= pageblock_order - 1) {
1428                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1429                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1430                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1431                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1432                                 set_pageblock_migratetype(page,
1433                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1434                 }
1435         }
1436
1437         return 1UL << order;
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1442  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1443  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1444  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1445  * are enabled.
1446  *
1447  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1448  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1449  */
1450 int split_free_page(struct page *page)
1451 {
1452         unsigned int order;
1453         int nr_pages;
1454
1455         order = page_order(page);
1456
1457         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1458         if (!nr_pages)
1459                 return 0;
1460
1461         /* Split into individual pages */
1462         set_page_refcounted(page);
1463         split_page(page, order);
1464         return nr_pages;
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1469  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1470  * or two.
1471  */
1472 static inline
1473 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1474                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1475                         int migratetype)
1476 {
1477         unsigned long flags;
1478         struct page *page;
1479         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1480
1481 again:
1482         if (likely(order == 0)) {
1483                 struct per_cpu_pages *pcp;
1484                 struct list_head *list;
1485
1486                 local_irq_save(flags);
1487                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1488                 list = &pcp->lists[migratetype];
1489                 if (list_empty(list)) {
1490                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1491                                         pcp->batch, list,
1492                                         migratetype, cold);
1493                         if (unlikely(list_empty(list)))
1494                                 goto failed;
1495                 }
1496
1497                 if (cold)
1498                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1499                 else
1500                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1501
1502                 list_del(&page->lru);
1503                 pcp->count--;
1504         } else {
1505                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1506                         /*
1507                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1508                          *
1509                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1510                          * properly detect and handle allocation failures.
1511                          *
1512                          * We most definitely don't want callers attempting to
1513                          * allocate greater than order-1 page units with
1514                          * __GFP_NOFAIL.
1515                          */
1516                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1517                 }
1518                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1519                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1520                 spin_unlock(&zone->lock);
1521                 if (!page)
1522                         goto failed;
1523                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1524                                           get_pageblock_migratetype(page));
1525         }
1526
1527         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1528         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1529         local_irq_restore(flags);
1530
1531         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1532         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1533                 goto again;
1534         return page;
1535
1536 failed:
1537         local_irq_restore(flags);
1538         return NULL;
1539 }
1540
1541 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1542
1543 static struct {
1544         struct fault_attr attr;
1545
1546         u32 ignore_gfp_highmem;
1547         u32 ignore_gfp_wait;
1548         u32 min_order;
1549 } fail_page_alloc = {
1550         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1551         .ignore_gfp_wait = 1,
1552         .ignore_gfp_highmem = 1,
1553         .min_order = 1,
1554 };
1555
1556 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1557 {
1558         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1559 }
1560 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1561
1562 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1563 {
1564         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1565                 return false;
1566         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1567                 return false;
1568         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1569                 return false;
1570         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1571                 return false;
1572
1573         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1574 }
1575
1576 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1577
1578 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1579 {
1580         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1581         struct dentry *dir;
1582
1583         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1584                                         &fail_page_alloc.attr);
1585         if (IS_ERR(dir))
1586                 return PTR_ERR(dir);
1587
1588         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1589                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1590                 goto fail;
1591         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1592                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1593                 goto fail;
1594         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1595                                 &fail_page_alloc.min_order))
1596                 goto fail;
1597
1598         return 0;
1599 fail:
1600         debugfs_remove_recursive(dir);
1601
1602         return -ENOMEM;
1603 }
1604
1605 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1606
1607 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1608
1609 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1610
1611 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1612 {
1613         return false;
1614 }
1615
1616 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1617
1618 /*
1619  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1620  * of the allocation.
1621  */
1622 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1623                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1624 {
1625         /* free_pages my go negative - that's OK */
1626         long min = mark;
1627         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1628         int o;
1629
1630         free_pages -= (1 << order) - 1;
1631         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1632                 min -= min / 2;
1633         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1634                 min -= min / 4;
1635 #ifdef CONFIG_CMA
1636         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1637         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1638                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1639 #endif
1640         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1641                 return false;
1642         for (o = 0; o < order; o++) {
1643                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1644                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1645
1646                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1647                 min >>= 1;
1648
1649                 if (free_pages <= min)
1650                         return false;
1651         }
1652         return true;
1653 }
1654
1655 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1656                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1657 {
1658         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1659                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1660 }
1661
1662 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1663                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1664 {
1665         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1666
1667         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1668                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1669
1670         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1671                                                                 free_pages);
1672 }
1673
1674 #ifdef CONFIG_NUMA
1675 /*
1676  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1677  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1678  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1679  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1680  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1681  *
1682  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1683  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1684  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1685  *
1686  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1687  * nothing and returns NULL.
1688  *
1689  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1690  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1691  *
1692  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1693  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1694  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1695  * quickly as we can.
1696  */
1697 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1698 {
1699         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1700         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1701
1702         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1703         if (!zlc)
1704                 return NULL;
1705
1706         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1707                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1708                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1709         }
1710
1711         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1712                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1713                                         &node_states[N_MEMORY];
1714         return allowednodes;
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1719  * if it is worth looking at further for free memory:
1720  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1721  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1722  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1723  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1724  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1725  * else return false (zero) if it is not.
1726  *
1727  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1728  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1729  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1730  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1731  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1732  * into the second scan of the zonelist.
1733  *
1734  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1735  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1736  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1737  * unturned looking for a free page.
1738  */
1739 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1740                                                 nodemask_t *allowednodes)
1741 {
1742         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1743         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1744         int n;                          /* node that zone *z is on */
1745
1746         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1747         if (!zlc)
1748                 return 1;
1749
1750         i = z - zonelist->_zonerefs;
1751         n = zlc->z_to_n[i];
1752
1753         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1754         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1755 }
1756
1757 /*
1758  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1759  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1760  * from that zone don't waste time re-examining it.
1761  */
1762 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1763 {
1764         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1765         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1766
1767         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1768         if (!zlc)
1769                 return;
1770
1771         i = z - zonelist->_zonerefs;
1772
1773         set_bit(i, zlc->fullzones);
1774 }
1775
1776 /*
1777  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1778  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1779  */
1780 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1781 {
1782         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1783
1784         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1785         if (!zlc)
1786                 return;
1787
1788         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1789 }
1790
1791 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1792 {
1793         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1794 }
1795
1796 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1797 {
1798         int i;
1799
1800         for_each_online_node(i)
1801                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1802                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1803                 else
1804                         zone_reclaim_mode = 1;
1805 }
1806
1807 #else   /* CONFIG_NUMA */
1808
1809 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1810 {
1811         return NULL;
1812 }
1813
1814 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1815                                 nodemask_t *allowednodes)
1816 {
1817         return 1;
1818 }
1819
1820 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1821 {
1822 }
1823
1824 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1825 {
1826 }
1827
1828 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1829 {
1830         return true;
1831 }
1832
1833 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1834 {
1835 }
1836 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1837
1838 /*
1839  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1840  * a page.
1841  */
1842 static struct page *
1843 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1844                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1845                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1846 {
1847         struct zoneref *z;
1848         struct page *page = NULL;
1849         int classzone_idx;
1850         struct zone *zone;
1851         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1852         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1853         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1854
1855         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1856 zonelist_scan:
1857         /*
1858          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1859          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1860          */
1861         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1862                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1863                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1864                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1865                                 continue;
1866                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1867                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1868                                 continue;
1869                 /*
1870                  * When allocating a page cache page for writing, we
1871                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1872                  * limit, such that no single zone holds more than its
1873                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1874                  * The dirty limits take into account the zone's
1875                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1876                  * should be able to balance it without having to
1877                  * write pages from its LRU list.
1878                  *
1879                  * This may look like it could increase pressure on
1880                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1881                  * before they are full.  But the pages that do spill
1882                  * over are limited as the lower zones are protected
1883                  * by this very same mechanism.  It should not become
1884                  * a practical burden to them.
1885                  *
1886                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1887                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1888                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1889                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1890                  * zones are together not big enough to reach the
1891                  * global limit.  The proper fix for these situations
1892                  * will require awareness of zones in the
1893                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1894                  */
1895                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1896                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1897                         goto this_zone_full;
1898
1899                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1900                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1901                         unsigned long mark;
1902                         int ret;
1903
1904                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1905                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1906                                     classzone_idx, alloc_flags))
1907                                 goto try_this_zone;
1908
1909                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1910                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1911                                 /*
1912                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1913                                  * and before considering the first zone allowed
1914                                  * by the cpuset.
1915                                  */
1916                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1917                                 zlc_active = 1;
1918                                 did_zlc_setup = 1;
1919                         }
1920
1921                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1922                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1923                                 goto this_zone_full;
1924
1925                         /*
1926                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1927                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1928                          */
1929                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1930                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1931                                 continue;
1932
1933                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1934                         switch (ret) {
1935                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1936                                 /* did not scan */
1937                                 continue;
1938                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1939                                 /* scanned but unreclaimable */
1940                                 continue;
1941                         default:
1942                                 /* did we reclaim enough */
1943                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1944                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1945                                         goto this_zone_full;
1946                         }
1947                 }
1948
1949 try_this_zone:
1950                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1951                                                 gfp_mask, migratetype);
1952                 if (page)
1953                         break;
1954 this_zone_full:
1955                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1956                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1957         }
1958
1959         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1960                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1961                 zlc_active = 0;
1962                 goto zonelist_scan;
1963         }
1964
1965         if (page)
1966                 /*
1967                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1968                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1969                  * that the caller is taking steps that will free more
1970                  * memory. The caller should avoid the page being used
1971                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1972                  */
1973                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1974
1975         return page;
1976 }
1977
1978 /*
1979  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1980  * meminfo in irq context.
1981  */
1982 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1983 {
1984         bool ret = false;
1985
1986 #if NODES_SHIFT > 8
1987         ret = in_interrupt();
1988 #endif
1989         return ret;
1990 }
1991
1992 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1993                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1994                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1995
1996 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1997 {
1998         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1999
2000         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2001             debug_guardpage_minorder() > 0)
2002                 return;
2003
2004         /*
2005          * This documents exceptions given to allocations in certain
2006          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2007          * of allowed nodes.
2008          */
2009         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2010                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2011                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2012                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2013         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2014                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2015
2016         if (fmt) {
2017                 struct va_format vaf;
2018                 va_list args;
2019
2020                 va_start(args, fmt);
2021
2022                 vaf.fmt = fmt;
2023                 vaf.va = &args;
2024
2025                 pr_warn("%pV", &vaf);
2026
2027                 va_end(args);
2028         }
2029
2030         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2031                 current->comm, order, gfp_mask);
2032
2033         dump_stack();
2034         if (!should_suppress_show_mem())
2035                 show_mem(filter);
2036 }
2037
2038 static inline int
2039 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2040                                 unsigned long did_some_progress,
2041                                 unsigned long pages_reclaimed)
2042 {
2043         /* Do not loop if specifically requested */
2044         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2045                 return 0;
2046
2047         /* Always retry if specifically requested */
2048         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2049                 return 1;
2050
2051         /*
2052          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2053          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2054          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2055          */
2056         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2057                 return 0;
2058
2059         /*
2060          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2061          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2062          * implementations.
2063          */
2064         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2065                 return 1;
2066
2067         /*
2068          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2069          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2070          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2071          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2072          * allocation still fails, we stop retrying.
2073          */
2074         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2075                 return 1;
2076
2077         return 0;
2078 }
2079
2080 static inline struct page *
2081 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2082         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2083         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2084         int migratetype)
2085 {
2086         struct page *page;
2087
2088         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2089         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2090                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2091                 return NULL;
2092         }
2093
2094         /*
2095          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2096          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2097          * we're still under heavy pressure.
2098          */
2099         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2100                 order, zonelist, high_zoneidx,
2101                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2102                 preferred_zone, migratetype);
2103         if (page)
2104                 goto out;
2105
2106         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2107                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2108                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2109                         goto out;
2110                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2111                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2112                         goto out;
2113                 /*
2114                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2115                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2116                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2117                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2118                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2119                  */
2120                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2121                         goto out;
2122         }
2123         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2124         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2125
2126 out:
2127         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2128         return page;
2129 }
2130
2131 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2132 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2133 static struct page *
2134 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2135         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2136         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2137         int migratetype, bool sync_migration,
2138         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2139         unsigned long *did_some_progress)
2140 {
2141         if (!order)
2142                 return NULL;
2143
2144         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2145                 *deferred_compaction = true;
2146                 return NULL;
2147         }
2148
2149         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2150         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2151                                                 nodemask, sync_migration,
2152                                                 contended_compaction);
2153         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2154
2155         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2156                 struct page *page;
2157
2158                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2159                 drain_pages(get_cpu());
2160                 put_cpu();
2161
2162                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2163                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2164                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2165                                 preferred_zone, migratetype);
2166                 if (page) {
2167                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2168                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2169                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2170                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2171                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2172                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2173                         return page;
2174                 }
2175
2176                 /*
2177                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2178                  * The most likely reason is that pages exist,
2179                  * but not enough to satisfy watermarks.
2180                  */
2181                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2182
2183                 /*
2184                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2185                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2186                  */
2187                 if (sync_migration)
2188                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2189
2190                 cond_resched();
2191         }
2192
2193         return NULL;
2194 }
2195 #else
2196 static inline struct page *
2197 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2198         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2199         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2200         int migratetype, bool sync_migration,
2201         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2202         unsigned long *did_some_progress)
2203 {
2204         return NULL;
2205 }
2206 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2207
2208 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2209 static int
2210 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2211                   nodemask_t *nodemask)
2212 {
2213         struct reclaim_state reclaim_state;
2214         int progress;
2215
2216         cond_resched();
2217
2218         /* We now go into synchronous reclaim */
2219         cpuset_memory_pressure_bump();
2220         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2221         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2222         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2223         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2224
2225         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2226
2227         current->reclaim_state = NULL;
2228         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2229         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2230
2231         cond_resched();
2232
2233         return progress;
2234 }
2235
2236 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2237 static inline struct page *
2238 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2239         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2240         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2241         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2242 {
2243         struct page *page = NULL;
2244         bool drained = false;
2245
2246         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2247                                                nodemask);
2248         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2249                 return NULL;
2250
2251         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2252         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2253                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2254
2255 retry:
2256         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2257                                         zonelist, high_zoneidx,
2258                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2259                                         preferred_zone, migratetype);
2260
2261         /*
2262          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2263          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2264          */
2265         if (!page && !drained) {
2266                 drain_all_pages();
2267                 drained = true;
2268                 goto retry;
2269         }
2270
2271         return page;
2272 }
2273
2274 /*
2275  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2276  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2277  */
2278 static inline struct page *
2279 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2280         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2281         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2282         int migratetype)
2283 {
2284         struct page *page;
2285
2286         do {
2287                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2288                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2289                         preferred_zone, migratetype);
2290
2291                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2292                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2293         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2294
2295         return page;
2296 }
2297
2298 static inline
2299 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2300                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2301                                                 enum zone_type classzone_idx)
2302 {
2303         struct zoneref *z;
2304         struct zone *zone;
2305
2306         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2307                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2308 }
2309
2310 static inline int
2311 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2312 {
2313         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2314         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2315
2316         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2317         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2318
2319         /*
2320          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2321          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2322          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2323          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2324          */
2325         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2326
2327         if (!wait) {
2328                 /*
2329                  * Not worth trying to allocate harder for
2330                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2331                  */
2332                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2333                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2334                 /*
2335                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2336                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2337                  */
2338                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2339         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2340                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2341
2342         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2343                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2344                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2345                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2346                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2347                 else if (!in_interrupt() &&
2348                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2349                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2350                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2351         }
2352 #ifdef CONFIG_CMA
2353         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2354                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2355 #endif
2356         return alloc_flags;
2357 }
2358
2359 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2360 {
2361         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2362 }
2363
2364 static inline struct page *
2365 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2366         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2367         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2368         int migratetype)
2369 {
2370         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2371         struct page *page = NULL;
2372         int alloc_flags;
2373         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2374         unsigned long did_some_progress;
2375         bool sync_migration = false;
2376         bool deferred_compaction = false;
2377         bool contended_compaction = false;
2378
2379         /*
2380          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2381          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2382          * be using allocators in order of preference for an area that is
2383          * too large.
2384          */
2385         if (order >= MAX_ORDER) {
2386                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2387                 return NULL;
2388         }
2389
2390         /*
2391          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2392          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2393          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2394          * using a larger set of nodes after it has established that the
2395          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2396          * over allocated.
2397          */
2398         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2399                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2400                 goto nopage;
2401
2402 restart:
2403         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2404                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2405                                                 zone_idx(preferred_zone));
2406
2407         /*
2408          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2409          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2410          * to how we want to proceed.
2411          */
2412         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2413
2414         /*
2415          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2416          * cpusets.
2417          */
2418         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2419                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2420                                         &preferred_zone);
2421
2422 rebalance:
2423         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2424         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2425                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2426                         preferred_zone, migratetype);
2427         if (page)
2428                 goto got_pg;
2429
2430         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2431         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2432                 /*
2433                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2434                  * the allocation is high priority and these type of
2435                  * allocations are system rather than user orientated
2436                  */
2437                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2438
2439                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2440                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2441                                 preferred_zone, migratetype);
2442                 if (page) {
2443                         goto got_pg;
2444                 }
2445         }
2446
2447         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2448         if (!wait)
2449                 goto nopage;
2450
2451         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2452         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2453                 goto nopage;
2454
2455         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2456         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2457                 goto nopage;
2458
2459         /*
2460          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2461          * attempts after direct reclaim are synchronous
2462          */
2463         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2464                                         zonelist, high_zoneidx,
2465                                         nodemask,
2466                                         alloc_flags, preferred_zone,
2467                                         migratetype, sync_migration,
2468                                         &contended_compaction,
2469                                         &deferred_compaction,
2470                                         &did_some_progress);
2471         if (page)
2472                 goto got_pg;
2473         sync_migration = true;
2474
2475         /*
2476          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2477          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2478          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2479          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2480          */
2481         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2482                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2483                 goto nopage;
2484
2485         /* Try direct reclaim and then allocating */
2486         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2487                                         zonelist, high_zoneidx,
2488                                         nodemask,
2489                                         alloc_flags, preferred_zone,
2490                                         migratetype, &did_some_progress);
2491         if (page)
2492                 goto got_pg;
2493
2494         /*
2495          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2496          * running out of options and have to consider going OOM
2497          */
2498         if (!did_some_progress) {
2499                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2500                         if (oom_killer_disabled)
2501                                 goto nopage;
2502                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2503                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2504                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2505                                 goto nopage;
2506                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2507                                         zonelist, high_zoneidx,
2508                                         nodemask, preferred_zone,
2509                                         migratetype);
2510                         if (page)
2511                                 goto got_pg;
2512
2513                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2514                                 /*
2515                                  * The oom killer is not called for high-order
2516                                  * allocations that may fail, so if no progress
2517                                  * is being made, there are no other options and
2518                                  * retrying is unlikely to help.
2519                                  */
2520                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2521                                         goto nopage;
2522                                 /*
2523                                  * The oom killer is not called for lowmem
2524                                  * allocations to prevent needlessly killing
2525                                  * innocent tasks.
2526                                  */
2527                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2528                                         goto nopage;
2529                         }
2530
2531                         goto restart;
2532                 }
2533         }
2534
2535         /* Check if we should retry the allocation */
2536         pages_reclaimed += did_some_progress;
2537         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2538                                                 pages_reclaimed)) {
2539                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2540                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2541                 goto rebalance;
2542         } else {
2543                 /*
2544                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2545                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2546                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2547                  */
2548                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2549                                         zonelist, high_zoneidx,
2550                                         nodemask,
2551                                         alloc_flags, preferred_zone,
2552                                         migratetype, sync_migration,
2553                                         &contended_compaction,
2554                                         &deferred_compaction,
2555                                         &did_some_progress);
2556                 if (page)
2557                         goto got_pg;
2558         }
2559
2560 nopage:
2561         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2562         return page;
2563 got_pg:
2564         if (kmemcheck_enabled)
2565                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2566
2567         return page;
2568 }
2569
2570 /*
2571  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2572  */
2573 struct page *
2574 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2575                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2576 {
2577         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2578         struct zone *preferred_zone;
2579         struct page *page = NULL;
2580         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2581         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2582         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2583         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2584
2585         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2586
2587         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2588
2589         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2590
2591         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2592                 return NULL;
2593
2594         /*
2595          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2596          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2597          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2598          */
2599         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2600                 return NULL;
2601
2602         /*
2603          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2604          * verified in the (always inline) callee
2605          */
2606         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2607                 return NULL;
2608
2609 retry_cpuset:
2610         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2611
2612         /* The preferred zone is used for statistics later */
2613         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2614                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2615                                 &preferred_zone);
2616         if (!preferred_zone)
2617                 goto out;
2618
2619 #ifdef CONFIG_CMA
2620         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2621                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2622 #endif
2623         /* First allocation attempt */
2624         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2625                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2626                         preferred_zone, migratetype);
2627         if (unlikely(!page)) {
2628                 /*
2629                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2630                  * can deadlock because I/O on the device might not
2631                  * complete.
2632                  */
2633                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2634                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2635                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2636                                 preferred_zone, migratetype);
2637         }
2638
2639         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2640
2641 out:
2642         /*
2643          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2644          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2645          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2646          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2647          */
2648         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2649                 goto retry_cpuset;
2650
2651         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2652
2653         return page;
2654 }
2655 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2656
2657 /*
2658  * Common helper functions.
2659  */
2660 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2661 {
2662         struct page *page;
2663
2664         /*
2665          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2666          * a highmem page
2667          */
2668         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2669
2670         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2671         if (!page)
2672                 return 0;
2673         return (unsigned long) page_address(page);
2674 }
2675 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2676
2677 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2678 {
2679         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2680 }
2681 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2682
2683 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2684 {
2685         if (put_page_testzero(page)) {
2686                 if (order == 0)
2687                         free_hot_cold_page(page, 0);
2688                 else
2689                         __free_pages_ok(page, order);
2690         }
2691 }
2692
2693 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2694
2695 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2696 {
2697         if (addr != 0) {
2698                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2699                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2700         }
2701 }
2702
2703 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2704
2705 /*
2706  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2707  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2708  *
2709  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2710  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2711  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2712  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2713  *
2714  * The caller knows better which flags it relies on.
2715  */
2716 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2717 {
2718         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2719         __free_pages(page, order);
2720 }
2721
2722 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2723 {
2724         if (addr != 0) {
2725                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2726                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2727         }
2728 }
2729
2730 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2731 {
2732         if (addr) {
2733                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2734                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2735
2736                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2737                 while (used < alloc_end) {
2738                         free_page(used);
2739                         used += PAGE_SIZE;
2740                 }
2741         }
2742         return (void *)addr;
2743 }
2744
2745 /**
2746  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2747  * @size: the number of bytes to allocate
2748  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2749  *
2750  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2751  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2752  * allocate memory in power-of-two pages.
2753  *
2754  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2755  *
2756  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2757  */
2758 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2759 {
2760         unsigned int order = get_order(size);
2761         unsigned long addr;
2762
2763         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2764         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2765 }
2766 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2767
2768 /**
2769  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2770  *                         pages on a node.
2771  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2772  * @size: the number of bytes to allocate
2773  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2774  *
2775  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2776  * back.
2777  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2778  * but is not exact.
2779  */
2780 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2781 {
2782         unsigned order = get_order(size);
2783         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2784         if (!p)
2785                 return NULL;
2786         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2787 }
2788 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2789
2790 /**
2791  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2792  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2793  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2794  *
2795  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2796  */
2797 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2798 {
2799         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2800         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2801
2802         while (addr < end) {
2803                 free_page(addr);
2804                 addr += PAGE_SIZE;
2805         }
2806 }
2807 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2808
2809 /**
2810  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2811  * @offset: The zone index of the highest zone
2812  *
2813  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2814  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2815  * zone, the number of pages is calculated as:
2816  *     present_pages - high_pages
2817  */
2818 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2819 {
2820         struct zoneref *z;
2821         struct zone *zone;
2822
2823         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2824         unsigned long sum = 0;
2825
2826         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2827
2828         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2829                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2830                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2831                 if (size > high)
2832                         sum += size - high;
2833         }
2834
2835         return sum;
2836 }
2837
2838 /**
2839  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2840  *
2841  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2842  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2843  */
2844 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2845 {
2846         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2847 }
2848 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2849
2850 /**
2851  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2852  *
2853  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2854  * high watermark within all zones.
2855  */
2856 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2857 {
2858         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2859 }
2860
2861 static inline void show_node(struct zone *zone)
2862 {
2863         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2864                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2865 }
2866
2867 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2868 {
2869         val->totalram = totalram_pages;
2870         val->sharedram = 0;
2871         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2872         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2873         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2874         val->freehigh = nr_free_highpages();
2875         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2876 }
2877
2878 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2879
2880 #ifdef CONFIG_NUMA
2881 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2882 {
2883         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2884
2885         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2886         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2887 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2888         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2889         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2890                         NR_FREE_PAGES);
2891 #else
2892         val->totalhigh = 0;
2893         val->freehigh = 0;
2894 #endif
2895         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2896 }
2897 #endif
2898
2899 /*
2900  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2901  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2902  */
2903 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2904 {
2905         bool ret = false;
2906         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2907
2908         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2909                 goto out;
2910
2911         do {
2912                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2913                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2914         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2915 out:
2916         return ret;
2917 }
2918
2919 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2920
2921 static void show_migration_types(unsigned char type)
2922 {
2923         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2924                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2925                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2926                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2927                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2928 #ifdef CONFIG_CMA
2929                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2930 #endif
2931 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2932                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2933 #endif
2934         };
2935         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2936         char *p = tmp;
2937         int i;
2938
2939         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2940                 if (type & (1 << i))
2941                         *p++ = types[i];
2942         }
2943
2944         *p = '\0';
2945         printk("(%s) ", tmp);
2946 }
2947
2948 /*
2949  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2950  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2951  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2952  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2953  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2954  */
2955 void show_free_areas(unsigned int filter)
2956 {
2957         int cpu;
2958         struct zone *zone;
2959
2960         for_each_populated_zone(zone) {
2961                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2962                         continue;
2963                 show_node(zone);
2964                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2965
2966                 for_each_online_cpu(cpu) {
2967                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2968
2969                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2970
2971                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2972                                cpu, pageset->pcp.high,
2973                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2974                 }
2975         }
2976
2977         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2978                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2979                 " unevictable:%lu"
2980                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2981                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2982                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2983                 " free_cma:%lu\n",
2984                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2985                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2986                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2987                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2988                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2989                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2990                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2991                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2992                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2993                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2994                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2995                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2996                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2997                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2998                 global_page_state(NR_SHMEM),
2999                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3000                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3001                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3002
3003         for_each_populated_zone(zone) {
3004                 int i;
3005
3006                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3007                         continue;
3008                 show_node(zone);
3009                 printk("%s"
3010                         " free:%lukB"
3011                         " min:%lukB"
3012                         " low:%lukB"
3013                         " high:%lukB"
3014                         " active_anon:%lukB"
3015                         " inactive_anon:%lukB"
3016                         " active_file:%lukB"
3017                         " inactive_file:%lukB"
3018                         " unevictable:%lukB"
3019                         " isolated(anon):%lukB"
3020                         " isolated(file):%lukB"
3021                         " present:%lukB"
3022                         " managed:%lukB"
3023                         " mlocked:%lukB"
3024                         " dirty:%lukB"
3025                         " writeback:%lukB"
3026                         " mapped:%lukB"
3027                         " shmem:%lukB"
3028                         " slab_reclaimable:%lukB"
3029                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3030                         " kernel_stack:%lukB"
3031                         " pagetables:%lukB"
3032                         " unstable:%lukB"
3033                         " bounce:%lukB"
3034                         " free_cma:%lukB"
3035                         " writeback_tmp:%lukB"
3036                         " pages_scanned:%lu"
3037                         " all_unreclaimable? %s"
3038                         "\n",
3039                         zone->name,
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3041                         K(min_wmark_pages(zone)),
3042                         K(low_wmark_pages(zone)),
3043                         K(high_wmark_pages(zone)),
3044                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3049                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3050                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3051                         K(zone->present_pages),
3052                         K(zone->managed_pages),
3053                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3054                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3055                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3056                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3057                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3058                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3059                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3060                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3061                                 THREAD_SIZE / 1024,
3062                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3063                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3064                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3065                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3066                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3067                         zone->pages_scanned,
3068                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3069                         );
3070                 printk("lowmem_reserve[]:");
3071                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3072                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3073                 printk("\n");
3074         }
3075
3076         for_each_populated_zone(zone) {
3077                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3078                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3079
3080                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3081                         continue;
3082                 show_node(zone);
3083                 printk("%s: ", zone->name);
3084
3085                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3086                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3087                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3088                         int type;
3089
3090                         nr[order] = area->nr_free;
3091                         total += nr[order] << order;
3092
3093                         types[order] = 0;
3094                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3095                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3096                                         types[order] |= 1 << type;
3097                         }
3098                 }
3099                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3100                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3101                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3102                         if (nr[order])
3103                                 show_migration_types(types[order]);
3104                 }
3105                 printk("= %lukB\n", K(total));
3106         }
3107
3108         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3109
3110         show_swap_cache_info();
3111 }
3112
3113 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3114 {
3115         zoneref->zone = zone;
3116         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3117 }
3118
3119 /*
3120  * Builds allocation fallback zone lists.
3121  *
3122  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3123  */
3124 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3125                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3126 {
3127         struct zone *zone;
3128
3129         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3130         zone_type++;
3131
3132         do {
3133                 zone_type--;
3134                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3135                 if (populated_zone(zone)) {
3136                         zoneref_set_zone(zone,
3137                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3138                         check_highest_zone(zone_type);
3139                 }
3140
3141         } while (zone_type);
3142         return nr_zones;
3143 }
3144
3145
3146 /*
3147  *  zonelist_order:
3148  *  0 = automatic detection of better ordering.
3149  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3150  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3151  *
3152  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3153  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3154  */
3155 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3156 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3157 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3158
3159 /* zonelist order in the kernel.
3160  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3161  */
3162 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3163 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3164
3165
3166 #ifdef CONFIG_NUMA
3167 /* The value user specified ....changed by config */
3168 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3169 /* string for sysctl */
3170 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3171 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3172
3173 /*
3174  * interface for configure zonelist ordering.
3175  * command line option "numa_zonelist_order"
3176  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3177  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3178  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3179  */
3180
3181 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3182 {
3183         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3184                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3185         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3186                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3187         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3188                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3189         } else {
3190                 printk(KERN_WARNING
3191                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3192                         "%s\n", s);
3193                 return -EINVAL;
3194         }
3195         return 0;
3196 }
3197
3198 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3199 {
3200         int ret;
3201
3202         if (!s)
3203                 return 0;
3204
3205         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3206         if (ret == 0)
3207                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3208
3209         return ret;
3210 }
3211 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3212
3213 /*
3214  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3215  */
3216 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3217                 void __user *buffer, size_t *length,
3218                 loff_t *ppos)
3219 {
3220         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3221         int ret;
3222         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3223
3224         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3225         if (write)
3226                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3227         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3228         if (ret)
3229                 goto out;
3230         if (write) {
3231                 int oldval = user_zonelist_order;
3232                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3233                         /*
3234                          * bogus value.  restore saved string
3235                          */
3236                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3237                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3238                         user_zonelist_order = oldval;
3239                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3240                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3241                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3242                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3243                 }
3244         }
3245 out:
3246         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3247         return ret;
3248 }
3249
3250
3251 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3252 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3253
3254 /**
3255  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3256  * @node: node whose fallback list we're appending
3257  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3258  *
3259  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3260  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3261  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3262  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3263  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3264  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3265  * on them otherwise.
3266  * It returns -1 if no node is found.
3267  */
3268 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3269 {
3270         int n, val;
3271         int min_val = INT_MAX;
3272         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3273         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3274
3275         /* Use the local node if we haven't already */
3276         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3277                 node_set(node, *used_node_mask);
3278                 return node;
3279         }
3280
3281         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3282
3283                 /* Don't want a node to appear more than once */
3284                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3285                         continue;
3286
3287                 /* Use the distance array to find the distance */
3288                 val = node_distance(node, n);
3289
3290                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3291                 val += (n < node);
3292
3293                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3294                 tmp = cpumask_of_node(n);
3295                 if (!cpumask_empty(tmp))
3296                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3297
3298                 /* Slight preference for less loaded node */
3299                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3300                 val += node_load[n];
3301
3302                 if (val < min_val) {
3303                         min_val = val;
3304                         best_node = n;
3305                 }
3306         }
3307
3308         if (best_node >= 0)
3309                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3310
3311         return best_node;
3312 }
3313
3314
3315 /*
3316  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3317  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3318  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3319  */
3320 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3321 {
3322         int j;
3323         struct zonelist *zonelist;
3324
3325         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3326         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3327                 ;
3328         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3329                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3330         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3331         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Build gfp_thisnode zonelists
3336  */
3337 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3338 {
3339         int j;
3340         struct zonelist *zonelist;
3341
3342         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3343         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3344         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3345         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3346 }
3347
3348 /*
3349  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3350  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3351  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3352  * may still exist in local DMA zone.
3353  */
3354 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3355
3356 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3357 {
3358         int pos, j, node;
3359         int zone_type;          /* needs to be signed */
3360         struct zone *z;
3361         struct zonelist *zonelist;
3362
3363         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3364         pos = 0;
3365         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3366                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3367                         node = node_order[j];
3368                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3369                         if (populated_zone(z)) {
3370                                 zoneref_set_zone(z,
3371                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3372                                 check_highest_zone(zone_type);
3373                         }
3374                 }
3375         }
3376         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3377         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3378 }
3379
3380 static int default_zonelist_order(void)
3381 {
3382         int nid, zone_type;
3383         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3384         struct zone *z;
3385         int average_size;
3386         /*
3387          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3388          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3389          * into OOM very easily.
3390          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3391          */
3392         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3393         low_kmem_size = 0;
3394         total_size = 0;
3395         for_each_online_node(nid) {
3396                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3397                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3398                         if (populated_zone(z)) {
3399                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3400                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3401                                 total_size += z->present_pages;
3402                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3403                                 /*
3404                                  * If any node has only lowmem, then node order
3405                                  * is preferred to allow kernel allocations
3406                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3407                                  * on other nodes when there is an abundance of
3408                                  * lowmem available to allocate from.
3409                                  */
3410                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3411                         }
3412                 }
3413         }
3414         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3415             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3416                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3417         /*
3418          * look into each node's config.
3419          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3420          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3421          */
3422         average_size = total_size /
3423                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3424         for_each_online_node(nid) {
3425                 low_kmem_size = 0;
3426                 total_size = 0;
3427                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3428                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3429                         if (populated_zone(z)) {
3430                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3431                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3432                                 total_size += z->present_pages;
3433                         }
3434                 }
3435                 if (low_kmem_size &&
3436                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3437                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3438                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3439         }
3440         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3441 }
3442
3443 static void set_zonelist_order(void)
3444 {
3445         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3446                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3447         else
3448                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3449 }
3450
3451 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3452 {
3453         int j, node, load;
3454         enum zone_type i;
3455         nodemask_t used_mask;
3456         int local_node, prev_node;
3457         struct zonelist *zonelist;
3458         int order = current_zonelist_order;
3459
3460         /* initialize zonelists */
3461         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3462                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3463                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3464                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3465         }
3466
3467         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3468         local_node = pgdat->node_id;
3469         load = nr_online_nodes;
3470         prev_node = local_node;
3471         nodes_clear(used_mask);
3472
3473         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3474         j = 0;
3475
3476         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3477                 /*
3478                  * We don't want to pressure a particular node.
3479                  * So adding penalty to the first node in same
3480                  * distance group to make it round-robin.
3481                  */
3482                 if (node_distance(local_node, node) !=
3483                     node_distance(local_node, prev_node))
3484                         node_load[node] = load;
3485
3486                 prev_node = node;
3487                 load--;
3488                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3489                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3490                 else
3491                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3492         }
3493
3494         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3495                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3496                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3497         }
3498
3499         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3500 }
3501
3502 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3503 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3504 {
3505         struct zonelist *zonelist;
3506         struct zonelist_cache *zlc;
3507         struct zoneref *z;
3508
3509         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3510         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3511         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3512         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3513                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3514 }
3515
3516 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3517 /*
3518  * Return node id of node used for "local" allocations.
3519  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3520  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3521  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3522  */
3523 int local_memory_node(int node)
3524 {
3525         struct zone *zone;
3526
3527         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3528                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3529                                    NULL,
3530                                    &zone);
3531         return zone->node;
3532 }
3533 #endif
3534
3535 #else   /* CONFIG_NUMA */
3536
3537 static void set_zonelist_order(void)
3538 {
3539         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3540 }
3541
3542 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3543 {
3544         int node, local_node;
3545         enum zone_type j;
3546         struct zonelist *zonelist;
3547
3548         local_node = pgdat->node_id;
3549
3550         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3551         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3552
3553         /*
3554          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3555          * of all the other nodes.
3556          * We don't want to pressure a particular node, so when
3557          * building the zones for node N, we make sure that the
3558          * zones coming right after the local ones are those from
3559          * node N+1 (modulo N)
3560          */
3561         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3562                 if (!node_online(node))
3563                         continue;
3564                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3565                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3566         }
3567         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3568                 if (!node_online(node))
3569                         continue;
3570                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3571                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3572         }
3573
3574         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3575         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3576 }
3577
3578 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3579 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3580 {
3581         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3582 }
3583
3584 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3585
3586 /*
3587  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3588  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3589  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3590  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3591  * with interrupts disabled.
3592  *
3593  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3594  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3595  * hotplugged processors.
3596  *
3597  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3598  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3599  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3600  */
3601 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3602 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3603 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3604
3605 /*
3606  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3607  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3608  */
3609 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3610
3611 /* return values int ....just for stop_machine() */
3612 static int __build_all_zonelists(void *data)
3613 {
3614         int nid;
3615         int cpu;
3616         pg_data_t *self = data;
3617
3618 #ifdef CONFIG_NUMA
3619         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3620 #endif
3621
3622         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3623                 build_zonelists(self);
3624                 build_zonelist_cache(self);
3625         }
3626
3627         for_each_online_node(nid) {
3628                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3629
3630                 build_zonelists(pgdat);
3631                 build_zonelist_cache(pgdat);
3632         }
3633
3634         /*
3635          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3636          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3637          * each zone will be allocated later when the per cpu
3638          * allocator is available.
3639          *
3640          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3641          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3642          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3643          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3644          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3645          * (a chicken-egg dilemma).
3646          */
3647         for_each_possible_cpu(cpu) {
3648                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3649
3650 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3651                 /*
3652                  * We now know the "local memory node" for each node--
3653                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3654                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3655                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3656                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3657                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3658                  */
3659                 if (cpu_online(cpu))
3660                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3661 #endif
3662         }
3663
3664         return 0;
3665 }
3666
3667 /*
3668  * Called with zonelists_mutex held always
3669  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3670  */
3671 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3672 {
3673         set_zonelist_order();
3674
3675         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3676                 __build_all_zonelists(NULL);
3677                 mminit_verify_zonelist();
3678                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3679         } else {
3680                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3681                    of zonelist */
3682 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3683                 if (zone)
3684                         setup_zone_pageset(zone);
3685 #endif
3686                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3687                 /* cpuset refresh routine should be here */
3688         }
3689         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3690         /*
3691          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3692          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3693          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3694          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3695          * disabled and enable it later
3696          */
3697         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3698                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3699         else
3700                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3701
3702         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3703                 "Total pages: %ld\n",
3704                         nr_online_nodes,
3705                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3706                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3707                         vm_total_pages);
3708 #ifdef CONFIG_NUMA
3709         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3710 #endif
3711 }
3712
3713 /*
3714  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3715  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3716  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3717  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3718  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3719  * conservative, even though it seems large.
3720  *
3721  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3722  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3723  */
3724 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3725
3726 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3727 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3728 {
3729         unsigned long size = 1;
3730
3731         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3732
3733         while (size < pages)
3734                 size <<= 1;
3735
3736         /*
3737          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3738          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3739          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3740          */
3741         size = min(size, 4096UL);
3742
3743         return max(size, 4UL);
3744 }
3745 #else
3746 /*
3747  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3748  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3749  *
3750  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3751  *
3752  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3753  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3754  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3755  *
3756  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3757  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3758  *
3759  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3760  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3761  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3762  */
3763 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3764 {
3765         return 4096UL;
3766 }
3767 #endif
3768
3769 /*
3770  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3771  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3772  * hash function before the remainder is taken.
3773  */
3774 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3775 {
3776         return ffz(~size);
3777 }
3778
3779 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3780
3781 /*
3782  * Check if a pageblock contains reserved pages
3783  */
3784 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3785 {
3786         unsigned long pfn;
3787
3788         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3789                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3790                         return 1;
3791         }
3792         return 0;
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3797  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3798  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3799  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3800  * blocks as reclaim kicks in
3801  */
3802 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3803 {
3804         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3805         struct page *page;
3806         unsigned long block_migratetype;
3807         int reserve;
3808
3809         /*
3810          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3811          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3812          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3813          * the block.
3814          */
3815         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3816         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3817         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3818         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3819                                                         pageblock_order;
3820
3821         /*
3822          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3823          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3824          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3825          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3826          * future allocation of hugepages at runtime.
3827          */
3828         reserve = min(2, reserve);
3829
3830         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3831                 if (!pfn_valid(pfn))
3832                         continue;
3833                 page = pfn_to_page(pfn);
3834
3835                 /* Watch out for overlapping nodes */
3836                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3837                         continue;
3838
3839                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3840
3841                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3842                 if (reserve > 0) {
3843                         /*
3844                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3845                          * them.
3846                          */
3847                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3848                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3849                                 continue;
3850
3851                         /* If this block is reserved, account for it */
3852                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3853                                 reserve--;
3854                                 continue;
3855                         }
3856
3857                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3858                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3859                                 set_pageblock_migratetype(page,
3860                                                         MIGRATE_RESERVE);
3861                                 move_freepages_block(zone, page,
3862                                                         MIGRATE_RESERVE);
3863                                 reserve--;
3864                                 continue;
3865                         }
3866                 }
3867
3868                 /*
3869                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3870                  * take it back
3871                  */
3872                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3873                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3874                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3875                 }
3876         }
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3881  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3882  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3883  */
3884 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3885                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3886 {
3887         struct page *page;
3888         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3889         unsigned long pfn;
3890         struct zone *z;
3891
3892         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3893                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3894
3895         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3896         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3897                 /*
3898                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3899                  * handed to this function.  They do not
3900                  * exist on hotplugged memory.
3901                  */
3902                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3903                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3904                                 continue;
3905                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3906                                 continue;
3907                 }
3908                 page = pfn_to_page(pfn);
3909                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3910                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3911                 init_page_count(page);
3912                 page_mapcount_reset(page);
3913                 page_nid_reset_last(page);
3914                 SetPageReserved(page);
3915                 /*
3916                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3917                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3918                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3919                  * the address space during boot when many long-lived
3920                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3921                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3922                  * setup_zone_migrate_reserve()
3923                  *
3924                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3925                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3926                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3927                  * pfn out of zone.
3928                  */
3929                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3930                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3931                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3932                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3933
3934                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3935 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3936                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3937                 if (!is_highmem_idx(zone))
3938                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3939 #endif
3940         }
3941 }
3942
3943 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3944 {
3945         int order, t;
3946         for_each_migratetype_order(order, t) {
3947                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3948                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3949         }
3950 }
3951
3952 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3953 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3954         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3955 #endif
3956
3957 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3958 {
3959 #ifdef CONFIG_MMU
3960         int batch;
3961
3962         /*
3963          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3964          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3965          *
3966          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3967          */
3968         batch = zone->managed_pages / 1024;
3969         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3970                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3971         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3972         if (batch < 1)
3973                 batch = 1;
3974
3975         /*
3976          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3977          * of 2 value was found to be more likely to have
3978          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3979          *
3980          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3981          * batches of pages, one task can end up with a lot
3982          * of pages of one half of the possible page colors
3983          * and the other with pages of the other colors.
3984          */
3985         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3986
3987         return batch;
3988
3989 #else
3990         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3991          * conditions.
3992          *
3993          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3994          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3995          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3996          *
3997          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3998          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3999          * can be a significant delay between the individual batches being
4000          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4001          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4002          */
4003         return 0;
4004 #endif
4005 }
4006
4007 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4008 {
4009         struct per_cpu_pages *pcp;
4010         int migratetype;
4011
4012         memset(p, 0, sizeof(*p));
4013
4014         pcp = &p->pcp;
4015         pcp->count = 0;
4016         pcp->high = 6 * batch;
4017         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4018         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4019                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4020 }
4021
4022 /*
4023  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4024  * to the value high for the pageset p.
4025  */
4026
4027 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4028                                 unsigned long high)
4029 {
4030         struct per_cpu_pages *pcp;
4031
4032         pcp = &p->pcp;
4033         pcp->high = high;
4034         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4035         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4036                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4037 }
4038
4039 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4040 {
4041         int cpu;
4042
4043         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4044
4045         for_each_possible_cpu(cpu) {
4046                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4047
4048                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4049
4050                 if (percpu_pagelist_fraction)
4051                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4052                                 (zone->managed_pages /
4053                                         percpu_pagelist_fraction));
4054         }
4055 }
4056
4057 /*
4058  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4059  * Before this call only boot pagesets were available.
4060  */
4061 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4062 {
4063         struct zone *zone;
4064
4065         for_each_populated_zone(zone)
4066                 setup_zone_pageset(zone);
4067 }
4068
4069 static noinline __init_refok
4070 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4071 {
4072         int i;
4073         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4074         size_t alloc_size;
4075
4076         /*
4077          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4078          * per zone.
4079          */
4080         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4081                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4082         zone->wait_table_bits =
4083                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4084         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4085                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4086
4087         if (!slab_is_available()) {
4088                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4089                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4090         } else {
4091                 /*
4092                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4093                  * via memory hot-add.
4094                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4095                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4096                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4097                  * node itself as well.
4098                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4099                  * necessary.
4100                  */
4101                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4102         }
4103         if (!zone->wait_table)
4104                 return -ENOMEM;
4105
4106         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4107                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4108
4109         return 0;
4110 }
4111
4112 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4113 {
4114         /*
4115          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4116          * relies on the ability of the linker to provide the
4117          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4118          */
4119         zone->pageset = &boot_pageset;
4120
4121         if (zone->present_pages)
4122                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4123                         zone->name, zone->present_pages,
4124                                          zone_batchsize(zone));
4125 }
4126
4127 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4128                                         unsigned long zone_start_pfn,
4129                                         unsigned long size,
4130                                         enum memmap_context context)
4131 {
4132         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4133         int ret;
4134         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4135         if (ret)
4136                 return ret;
4137         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4138
4139         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4140
4141         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4142                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4143                         pgdat->node_id,
4144                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4145                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4146
4147         zone_init_free_lists(zone);
4148
4149         return 0;
4150 }
4151
4152 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4153 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4154 /*
4155  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4156  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4157  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4158  * alternative
4159  */
4160 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4161 {
4162         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4163         int i, nid;
4164
4165         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4166                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4167                         return nid;
4168         /* This is a memory hole */
4169         return -1;
4170 }
4171 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4172
4173 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4174 {
4175         int nid;
4176
4177         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4178         if (nid >= 0)
4179                 return nid;
4180         /* just returns 0 */
4181         return 0;
4182 }
4183
4184 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4185 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4186 {
4187         int nid;
4188
4189         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4190         if (nid >= 0 && nid != node)
4191                 return false;
4192         return true;
4193 }
4194 #endif
4195
4196 /**
4197  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4198  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4199  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4200  *
4201  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4202  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4203  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4204  */
4205 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4206 {
4207         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4208         int i, this_nid;
4209
4210         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4211                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4212                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4213
4214                 if (start_pfn < end_pfn)
4215                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4216                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4217                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4218         }
4219 }
4220
4221 /**
4222  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4223  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4224  *
4225  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4226  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4227  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4228  */
4229 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4230 {
4231         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4232         int i, this_nid;
4233
4234         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4235                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4236 }
4237
4238 /**
4239  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4240  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4241  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4242  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4243  *
4244  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4245  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4246  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4247  * PFNs will be 0.
4248  */
4249 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4250                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4251 {
4252         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4253         int i;
4254
4255         *start_pfn = -1UL;
4256         *end_pfn = 0;
4257
4258         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4259                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4260                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4261         }
4262
4263         if (*start_pfn == -1UL)
4264                 *start_pfn = 0;
4265 }
4266
4267 /*
4268  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4269  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4270  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4271  */
4272 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4273 {
4274         int zone_index;
4275         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4276                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4277                         continue;
4278
4279                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4280                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4281                         break;
4282         }
4283
4284         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4285         movable_zone = zone_index;
4286 }
4287
4288 /*
4289  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4290  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4291  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4292  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4293  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4294  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4295  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4296  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4297  */
4298 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4299                                         unsigned long zone_type,
4300                                         unsigned long node_start_pfn,
4301                                         unsigned long node_end_pfn,
4302                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4303                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4304 {
4305         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4306         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4307                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4308                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4309                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4310                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4311                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4312
4313                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4314                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4315                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4316                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4317
4318                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4319                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4320                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4321         }
4322 }
4323
4324 /*
4325  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4326  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4327  */
4328 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4329                                         unsigned long zone_type,
4330                                         unsigned long *ignored)
4331 {
4332         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4333         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4334
4335         /* Get the start and end of the node and zone */
4336         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4337         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4338         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4339         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4340                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4341                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4342
4343         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4344         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4345                 return 0;
4346
4347         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4348         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4349         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4350
4351         /* Return the spanned pages */
4352         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4353 }
4354
4355 /*
4356  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4357  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4358  */
4359 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4360                                 unsigned long range_start_pfn,
4361                                 unsigned long range_end_pfn)
4362 {
4363         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4364         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4365         int i;
4366
4367         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4368                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4369                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4370                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4371         }
4372         return nr_absent;
4373 }
4374
4375 /**
4376  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4377  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4378  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4379  *
4380  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4381  */
4382 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4383                                                         unsigned long end_pfn)
4384 {
4385         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4386 }
4387
4388 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4389 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4390                                         unsigned long zone_type,
4391                                         unsigned long *ignored)
4392 {
4393         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4394         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4395         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4396         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4397
4398         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4399         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4400         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4401
4402         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4403                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4404                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4405         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4406 }
4407
4408 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4409 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4410                                         unsigned long zone_type,
4411                                         unsigned long *zones_size)
4412 {
4413         return zones_size[zone_type];
4414 }
4415
4416 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4417                                                 unsigned long zone_type,
4418                                                 unsigned long *zholes_size)
4419 {
4420         if (!zholes_size)
4421                 return 0;
4422
4423         return zholes_size[zone_type];
4424 }
4425
4426 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4427
4428 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4429                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4430 {
4431         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4432         enum zone_type i;
4433
4434         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4435                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4436                                                                 zones_size);
4437         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4438
4439         realtotalpages = totalpages;
4440         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4441                 realtotalpages -=
4442                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4443                                                                 zholes_size);
4444         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4445         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4446                                                         realtotalpages);
4447 }
4448
4449 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4450 /*
4451  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4452  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4453  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4454  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4455  * bytes.
4456  */
4457 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4458 {
4459         unsigned long usemapsize;
4460
4461         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4462         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4463         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4464         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4465         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4466
4467         return usemapsize / 8;
4468 }
4469
4470 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4471                                 struct zone *zone,
4472                                 unsigned long zone_start_pfn,
4473                                 unsigned long zonesize)
4474 {
4475         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4476         zone->pageblock_flags = NULL;
4477         if (usemapsize)
4478                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4479                                                                    usemapsize);
4480 }
4481 #else
4482 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4483                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4484 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4485
4486 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4487
4488 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4489 void __init set_pageblock_order(void)
4490 {
4491         unsigned int order;
4492
4493         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4494         if (pageblock_order)
4495                 return;
4496
4497         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4498                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4499         else
4500                 order = MAX_ORDER - 1;
4501
4502         /*
4503          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4504          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4505          * powerpc.
4506          */
4507         pageblock_order = order;
4508 }
4509 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4510
4511 /*
4512  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4513  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4514  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4515  * the kernel config
4516  */
4517 void __init set_pageblock_order(void)
4518 {
4519 }
4520
4521 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4522
4523 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4524                                                    unsigned long present_pages)
4525 {
4526         unsigned long pages = spanned_pages;
4527
4528         /*
4529          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4530          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4531          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4532          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4533          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4534          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4535          */
4536         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4537             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4538                 pages = present_pages;
4539
4540         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4541 }
4542
4543 /*
4544  * Set up the zone data structures:
4545  *   - mark all pages reserved
4546  *   - mark all memory queues empty
4547  *   - clear the memory bitmaps
4548  *
4549  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4550  */
4551 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4552                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4553 {
4554         enum zone_type j;
4555         int nid = pgdat->node_id;
4556         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4557         int ret;
4558
4559         pgdat_resize_init(pgdat);
4560 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4561         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4562         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4563         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4564 #endif
4565         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4566         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4567         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4568
4569         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4570                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4571                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4572
4573                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4574                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4575                                                                 zholes_size);
4576
4577                 /*
4578                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4579                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4580                  * and per-cpu initialisations
4581                  */
4582                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4583                 if (freesize >= memmap_pages) {
4584                         freesize -= memmap_pages;
4585                         if (memmap_pages)
4586                                 printk(KERN_DEBUG
4587                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4588                                        zone_names[j], memmap_pages);
4589                 } else
4590                         printk(KERN_WARNING
4591                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4592                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4593
4594                 /* Account for reserved pages */
4595                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4596                         freesize -= dma_reserve;
4597                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4598                                         zone_names[0], dma_reserve);
4599                 }
4600
4601                 if (!is_highmem_idx(j))
4602                         nr_kernel_pages += freesize;
4603                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4604                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4605                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4606                 nr_all_pages += freesize;
4607
4608                 zone->spanned_pages = size;
4609                 zone->present_pages = realsize;
4610                 /*
4611                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4612                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4613                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4614                  */
4615                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4616 #ifdef CONFIG_NUMA
4617                 zone->node = nid;
4618                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4619                                                 / 100;
4620                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4621 #endif
4622                 zone->name = zone_names[j];
4623                 spin_lock_init(&zone->lock);
4624                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4625                 zone_seqlock_init(zone);
4626                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4627
4628                 zone_pcp_init(zone);
4629                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4630                 if (!size)
4631                         continue;
4632
4633                 set_pageblock_order();
4634                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4635                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4636                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4637                 BUG_ON(ret);
4638                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4639                 zone_start_pfn += size;
4640         }
4641 }
4642
4643 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4644 {
4645         /* Skip empty nodes */
4646         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4647                 return;
4648
4649 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4650         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4651         if (!pgdat->node_mem_map) {
4652                 unsigned long size, start, end;
4653                 struct page *map;
4654
4655                 /*
4656                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4657                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4658                  * for the buddy allocator to function correctly.
4659                  */
4660                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4661                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4662                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4663                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4664                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4665                 if (!map)
4666                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4667                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4668         }
4669 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4670         /*
4671          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4672          */
4673         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4674                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4675 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4676                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4677                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4678 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4679         }
4680 #endif
4681 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4682 }
4683
4684 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4685                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4686 {
4687         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4688
4689         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4690         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4691
4692         pgdat->node_id = nid;
4693         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4694         init_zone_allows_reclaim(nid);
4695         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4696
4697         alloc_node_mem_map(pgdat);
4698 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4699         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4700                 nid, (unsigned long)pgdat,
4701                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4702 #endif
4703
4704         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4705 }
4706
4707 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4708
4709 #if MAX_NUMNODES > 1
4710 /*
4711  * Figure out the number of possible node ids.
4712  */
4713 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4714 {
4715         unsigned int node;
4716         unsigned int highest = 0;
4717
4718         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4719                 highest = node;
4720         nr_node_ids = highest + 1;
4721 }
4722 #else
4723 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4724 {
4725 }
4726 #endif
4727
4728 /**
4729  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4730  *
4731  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4732  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4733  * all the nodes.
4734  *
4735  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4736  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4737  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4738  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4739  *
4740  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4741  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4742  * populated node map.
4743  *
4744  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4745  * requirement (single node).
4746  */
4747 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4748 {
4749         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4750         unsigned long start, end, mask;
4751         int last_nid = -1;
4752         int i, nid;
4753
4754         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4755                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4756                         last_nid = nid;
4757                         last_end = end;
4758                         continue;
4759                 }
4760
4761                 /*
4762                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4763                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4764                  * too coarse to separate the current node from the last.
4765                  */
4766                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4767                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4768                         mask <<= 1;
4769
4770                 /* accumulate all internode masks */
4771                 accl_mask |= mask;
4772         }
4773
4774         /* convert mask to number of pages */
4775         return ~accl_mask + 1;
4776 }
4777
4778 /* Find the lowest pfn for a node */
4779 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4780 {
4781         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4782         unsigned long start_pfn;
4783         int i;
4784
4785         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4786                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4787
4788         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4789                 printk(KERN_WARNING
4790                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4791                 return 0;
4792         }
4793
4794         return min_pfn;
4795 }
4796
4797 /**
4798  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4799  *
4800  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4801  * add_active_range().
4802  */
4803 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4804 {
4805         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4806 }
4807
4808 /*
4809  * early_calculate_totalpages()
4810  * Sum pages in active regions for movable zone.
4811  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4812  */
4813 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4814 {
4815         unsigned long totalpages = 0;
4816         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4817         int i, nid;
4818
4819         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4820                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4821
4822                 totalpages += pages;
4823                 if (pages)
4824                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4825         }
4826         return totalpages;
4827 }
4828
4829 /*
4830  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4831  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4832  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4833  * others
4834  */
4835 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4836 {
4837         int i, nid;
4838         unsigned long usable_startpfn;
4839         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4840         /* save the state before borrow the nodemask */
4841         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4842         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4843         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4844
4845         /*
4846          * If movablecore was specified, calculate what size of
4847          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4848          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4849          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4850          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4851          * what movablecore would have allowed.
4852          */
4853         if (required_movablecore) {
4854                 unsigned long corepages;
4855
4856                 /*
4857                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4858                  * was requested by the user
4859                  */
4860                 required_movablecore =
4861                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4862                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4863
4864                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4865         }
4866
4867         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4868         if (!required_kernelcore)
4869                 goto out;
4870
4871         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4872         find_usable_zone_for_movable();
4873         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4874
4875 restart:
4876         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4877         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4878         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4879                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4880
4881                 /*
4882                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4883                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4884                  * amount of memory for the kernel
4885                  */
4886                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4887                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4888
4889                 /*
4890                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4891                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4892                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4893                  */
4894                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4895
4896                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4897                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4898                         unsigned long size_pages;
4899
4900                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4901                         if (start_pfn >= end_pfn)
4902                                 continue;
4903
4904                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4905                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4906                                 unsigned long kernel_pages;
4907                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4908                                                                 - start_pfn;
4909
4910                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4911                                                         kernelcore_remaining);
4912                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4913                                                         required_kernelcore);
4914
4915                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4916                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4917
4918                                         /*
4919                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4920                                          * that if we have to rebalance
4921                                          * kernelcore across nodes, we will
4922                                          * not double account here
4923                                          */
4924                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4925                                         continue;
4926                                 }
4927                                 start_pfn = usable_startpfn;
4928                         }
4929
4930                         /*
4931                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4932                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4933                          * number of pages used as kernelcore
4934                          */
4935                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4936                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4937                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4938                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4939
4940                         /*
4941                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4942                          * break if the kernelcore for this node has been
4943                          * satisified
4944                          */
4945                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4946                                                                 size_pages);
4947                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4948                         if (!kernelcore_remaining)
4949                                 break;
4950                 }
4951         }
4952
4953         /*
4954          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4955          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4956          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4957          * satisified
4958          */
4959         usable_nodes--;
4960         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4961                 goto restart;
4962
4963         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4964         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4965                 zone_movable_pfn[nid] =
4966                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4967
4968 out:
4969         /* restore the node_state */
4970         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4971 }
4972
4973 /* Any regular or high memory on that node ? */
4974 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4975 {
4976         enum zone_type zone_type;
4977
4978         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4979                 return;
4980
4981         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4982                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4983                 if (zone->present_pages) {
4984                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4985                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4986                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4987                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4988                         break;
4989                 }
4990         }
4991 }
4992
4993 /**
4994  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4995  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4996  *
4997  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4998  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4999  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5000  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5001  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5002  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5003  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5004  * at arch_max_dma_pfn.
5005  */
5006 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5007 {
5008         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5009         int i, nid;
5010
5011         /* Record where the zone boundaries are */
5012         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5013                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5014         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5015                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5016         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5017         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5018         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5019                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5020                         continue;
5021                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5022                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5023                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5024                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5025         }
5026         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5027         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5028
5029         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5030         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5031         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5032
5033         /* Print out the zone ranges */
5034         printk("Zone ranges:\n");
5035         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5036                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5037                         continue;
5038                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5039                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5040                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5041                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5042                 else
5043                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5044                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5045                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5046                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5047         }
5048
5049         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5050         printk("Movable zone start for each node\n");
5051         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5052                 if (zone_movable_pfn[i])
5053                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5054                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5055         }
5056
5057         /* Print out the early node map */
5058         printk("Early memory node ranges\n");
5059         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5060                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5061                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5062
5063         /* Initialise every node */
5064         mminit_verify_pageflags_layout();
5065         setup_nr_node_ids();
5066         for_each_online_node(nid) {
5067                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5068                 free_area_init_node(nid, NULL,
5069                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5070
5071                 /* Any memory on that node */
5072                 if (pgdat->node_present_pages)
5073                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5074                 check_for_memory(pgdat, nid);
5075         }
5076 }
5077
5078 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5079 {
5080         unsigned long long coremem;
5081         if (!p)
5082                 return -EINVAL;
5083
5084         coremem = memparse(p, &p);
5085         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5086
5087         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5088         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5089
5090         return 0;
5091 }
5092
5093 /*
5094  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5095  * cannot be reclaimed or migrated.
5096  */
5097 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5098 {
5099         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5100 }
5101
5102 /*
5103  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5104  * can be reclaimed or migrated.
5105  */
5106 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5107 {
5108         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5109 }
5110
5111 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5112 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5113
5114 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5115
5116 /**
5117  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5118  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5119  *
5120  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5121  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5122  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5123  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5124  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5125  * smaller per-cpu batchsize.
5126  */
5127 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5128 {
5129         dma_reserve = new_dma_reserve;
5130 }
5131
5132 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5133 {
5134         free_area_init_node(0, zones_size,
5135                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5136 }
5137
5138 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5139                                  unsigned long action, void *hcpu)
5140 {
5141         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5142
5143         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5144                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5145                 drain_pages(cpu);
5146
5147                 /*
5148                  * Spill the event counters of the dead processor
5149                  * into the current processors event counters.
5150                  * This artificially elevates the count of the current
5151                  * processor.
5152                  */
5153                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5154
5155                 /*
5156                  * Zero the differential counters of the dead processor
5157                  * so that the vm statistics are consistent.
5158                  *
5159                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5160                  * race with what we are doing.
5161                  */
5162                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5163         }
5164         return NOTIFY_OK;
5165 }
5166
5167 void __init page_alloc_init(void)
5168 {
5169         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5170 }
5171
5172 /*
5173  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5174  *      or min_free_kbytes changes.
5175  */
5176 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5177 {
5178         struct pglist_data *pgdat;
5179         unsigned long reserve_pages = 0;
5180         enum zone_type i, j;
5181
5182         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5183                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5184                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5185                         unsigned long max = 0;
5186
5187                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5188                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5189                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5190                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5191                         }
5192
5193                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5194                         max += high_wmark_pages(zone);
5195
5196                         if (max > zone->managed_pages)
5197                                 max = zone->managed_pages;
5198                         reserve_pages += max;
5199                         /*
5200                          * Lowmem reserves are not available to
5201                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5202                          * kswapd tries to balance zones to their high
5203                          * watermark.  As a result, neither should be
5204                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5205                          * situation where reclaim has to clean pages
5206                          * in order to balance the zones.
5207                          */
5208                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5209                 }
5210         }
5211         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5212         totalreserve_pages = reserve_pages;
5213 }
5214
5215 /*
5216  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5217  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5218  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5219  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5220  */
5221 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5222 {
5223         struct pglist_data *pgdat;
5224         enum zone_type j, idx;
5225
5226         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5227                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5228                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5229                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5230
5231                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5232
5233                         idx = j;
5234                         while (idx) {
5235                                 struct zone *lower_zone;
5236
5237                                 idx--;
5238
5239                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5240                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5241
5242                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5243                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5244                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5245                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5246                         }
5247                 }
5248         }
5249
5250         /* update totalreserve_pages */
5251         calculate_totalreserve_pages();
5252 }
5253
5254 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5255 {
5256         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5257         unsigned long lowmem_pages = 0;
5258         struct zone *zone;
5259         unsigned long flags;
5260
5261         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5262         for_each_zone(zone) {
5263                 if (!is_highmem(zone))
5264                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5265         }
5266
5267         for_each_zone(zone) {
5268                 u64 tmp;
5269
5270                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5271                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5272                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5273                 if (is_highmem(zone)) {
5274                         /*
5275                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5276                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5277                          * value here.
5278                          *
5279                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5280                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5281                          * not be capped for highmem.
5282                          */
5283                         unsigned long min_pages;
5284
5285                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5286                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5287                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5288                 } else {
5289                         /*
5290                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5291                          * proportionate to the zone's size.
5292                          */
5293                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5294                 }
5295
5296                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5297                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5298
5299                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5300                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5301         }
5302
5303         /* update totalreserve_pages */
5304         calculate_totalreserve_pages();
5305 }
5306
5307 /**
5308  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5309  * or when memory is hot-{added|removed}
5310  *
5311  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5312  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5313  */
5314 void setup_per_zone_wmarks(void)
5315 {
5316         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5317         __setup_per_zone_wmarks();
5318         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5319 }
5320
5321 /*
5322  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5323  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5324  * to be referenced again before it is swapped out.
5325  *
5326  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5327  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5328  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5329  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5330  *
5331  * total     target    max
5332  * memory    ratio     inactive anon
5333  * -------------------------------------
5334  *   10MB       1         5MB
5335  *  100MB       1        50MB
5336  *    1GB       3       250MB
5337  *   10GB      10       0.9GB
5338  *  100GB      31         3GB
5339  *    1TB     101        10GB
5340  *   10TB     320        32GB
5341  */
5342 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5343 {
5344         unsigned int gb, ratio;
5345
5346         /* Zone size in gigabytes */
5347         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5348         if (gb)
5349                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5350         else
5351                 ratio = 1;
5352
5353         zone->inactive_ratio = ratio;
5354 }
5355
5356 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5357 {
5358         struct zone *zone;
5359
5360         for_each_zone(zone)
5361                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5362 }
5363
5364 /*
5365  * Initialise min_free_kbytes.
5366  *
5367  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5368  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5369  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5370  *
5371  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5372  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5373  *
5374  * which yields
5375  *
5376  * 16MB:        512k
5377  * 32MB:        724k
5378  * 64MB:        1024k
5379  * 128MB:       1448k
5380  * 256MB:       2048k
5381  * 512MB:       2896k
5382  * 1024MB:      4096k
5383  * 2048MB:      5792k
5384  * 4096MB:      8192k
5385  * 8192MB:      11584k
5386  * 16384MB:     16384k
5387  */
5388 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5389 {
5390         unsigned long lowmem_kbytes;
5391
5392         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5393
5394         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5395         if (min_free_kbytes < 128)
5396                 min_free_kbytes = 128;
5397         if (min_free_kbytes > 65536)
5398                 min_free_kbytes = 65536;
5399         setup_per_zone_wmarks();
5400         refresh_zone_stat_thresholds();
5401         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5402         setup_per_zone_inactive_ratio();
5403         return 0;
5404 }
5405 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5406
5407 /*
5408  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5409  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5410  *      changes.
5411  */
5412 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5413         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5414 {
5415         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5416         if (write)
5417                 setup_per_zone_wmarks();
5418         return 0;
5419 }
5420
5421 #ifdef CONFIG_NUMA
5422 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5423         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5424 {
5425         struct zone *zone;
5426         int rc;
5427
5428         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5429         if (rc)
5430                 return rc;
5431
5432         for_each_zone(zone)
5433                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5434                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5435         return 0;
5436 }
5437
5438 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5439         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5440 {
5441         struct zone *zone;
5442         int rc;
5443
5444         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5445         if (rc)
5446                 return rc;
5447
5448         for_each_zone(zone)
5449                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5450                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5451         return 0;
5452 }
5453 #endif
5454
5455 /*
5456  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5457  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5458  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5459  *
5460  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5461  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5462  * if in function of the boot time zone sizes.
5463  */
5464 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5465         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5466 {
5467         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5468         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5469         return 0;
5470 }
5471
5472 /*
5473  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5474  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5475  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5476  */
5477
5478 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5479         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5480 {
5481         struct zone *zone;
5482         unsigned int cpu;
5483         int ret;
5484
5485         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5486         if (!write || (ret < 0))
5487                 return ret;
5488         for_each_populated_zone(zone) {
5489                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5490                         unsigned long  high;
5491                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5492                         setup_pagelist_highmark(
5493                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5494                 }
5495         }
5496         return 0;
5497 }
5498
5499 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5500
5501 #ifdef CONFIG_NUMA
5502 static int __init set_hashdist(char *str)
5503 {
5504         if (!str)
5505                 return 0;
5506         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5507         return 1;
5508 }
5509 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5510 #endif
5511
5512 /*
5513  * allocate a large system hash table from bootmem
5514  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5515  *   quantity of entries
5516  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5517  */
5518 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5519                                      unsigned long bucketsize,
5520                                      unsigned long numentries,
5521                                      int scale,
5522                                      int flags,
5523                                      unsigned int *_hash_shift,
5524                                      unsigned int *_hash_mask,
5525                                      unsigned long low_limit,
5526                                      unsigned long high_limit)
5527 {
5528         unsigned long long max = high_limit;
5529         unsigned long log2qty, size;
5530         void *table = NULL;
5531
5532         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5533         if (!numentries) {
5534                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5535                 numentries = nr_kernel_pages;
5536                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5537                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5538                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5539
5540                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5541                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5542                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5543                 else
5544                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5545
5546                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5547                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5548                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5549                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5550                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5551                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5552                                 BUG_ON(!numentries);
5553                         }
5554                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5555                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5556         }
5557         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5558
5559         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5560         if (max == 0) {
5561                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5562                 do_div(max, bucketsize);
5563         }
5564         max = min(max, 0x80000000ULL);
5565
5566         if (numentries < low_limit)
5567                 numentries = low_limit;
5568         if (numentries > max)
5569                 numentries = max;
5570
5571         log2qty = ilog2(numentries);
5572
5573         do {
5574                 size = bucketsize << log2qty;
5575                 if (flags & HASH_EARLY)
5576                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5577                 else if (hashdist)
5578                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5579                 else {
5580                         /*
5581                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5582                          * some pages at the end of hash table which
5583                          * alloc_pages_exact() automatically does
5584                          */
5585                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5586                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5587                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5588                         }
5589                 }
5590         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5591
5592         if (!table)
5593                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5594
5595         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5596                tablename,
5597                (1UL << log2qty),
5598                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5599                size);
5600
5601         if (_hash_shift)
5602                 *_hash_shift = log2qty;
5603         if (_hash_mask)
5604                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5605
5606         return table;
5607 }
5608
5609 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5610 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5611                                                         unsigned long pfn)
5612 {
5613 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5614         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5615 #else
5616         return zone->pageblock_flags;
5617 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5618 }
5619
5620 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5621 {
5622 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5623         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5624         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5625 #else
5626         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5627         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5628 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5629 }
5630
5631 /**
5632  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5633  * @page: The page within the block of interest
5634  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5635  * @end_bitidx: The last bit of interest
5636  * returns pageblock_bits flags
5637  */
5638 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5639                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5640 {
5641         struct zone *zone;
5642         unsigned long *bitmap;
5643         unsigned long pfn, bitidx;
5644         unsigned long flags = 0;
5645         unsigned long value = 1;
5646
5647         zone = page_zone(page);
5648         pfn = page_to_pfn(page);
5649         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5650         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5651
5652         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5653                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5654                         flags |= value;
5655
5656         return flags;
5657 }
5658
5659 /**
5660  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5661  * @page: The page within the block of interest
5662  * @start_bitidx: The first bit of interest
5663  * @end_bitidx: The last bit of interest
5664  * @flags: The flags to set
5665  */
5666 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5667                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5668 {
5669         struct zone *zone;
5670         unsigned long *bitmap;
5671         unsigned long pfn, bitidx;
5672         unsigned long value = 1;
5673
5674         zone = page_zone(page);
5675         pfn = page_to_pfn(page);
5676         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5677         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5678         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5679
5680         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5681                 if (flags & value)
5682                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5683                 else
5684                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5685 }
5686
5687 /*
5688  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5689  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5690  *
5691  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5692  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5693  * expect this function should be exact.
5694  */
5695 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5696                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5697 {
5698         unsigned long pfn, iter, found;
5699         int mt;
5700
5701         /*
5702          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5703          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5704          */
5705         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5706                 return false;
5707         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5708         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5709                 return false;
5710
5711         pfn = page_to_pfn(page);
5712         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5713                 unsigned long check = pfn + iter;
5714
5715                 if (!pfn_valid_within(check))
5716                         continue;
5717
5718                 page = pfn_to_page(check);
5719                 /*
5720                  * We can't use page_count without pin a page
5721                  * because another CPU can free compound page.
5722                  * This check already skips compound tails of THP
5723                  * because their page->_count is zero at all time.
5724                  */
5725                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5726                         if (PageBuddy(page))
5727                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5728                         continue;
5729                 }
5730
5731                 /*
5732                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5733                  * page_count() is not 0.
5734                  */
5735                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5736                         continue;
5737
5738                 if (!PageLRU(page))
5739                         found++;
5740                 /*
5741                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5742                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5743                  * and it still to be fixed.
5744                  */
5745                 /*
5746                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5747                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5748                  *
5749                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5750                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5751                  * page at boot.
5752                  */
5753                 if (found > count)
5754                         return true;
5755         }
5756         return false;
5757 }
5758
5759 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5760 {
5761         struct zone *zone;
5762         unsigned long pfn;
5763
5764         /*
5765          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5766          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5767          * the zone but still within the section.
5768          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5769          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5770          */
5771         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5772                 return false;
5773
5774         zone = page_zone(page);
5775         pfn = page_to_pfn(page);
5776         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5777                 return false;
5778
5779         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5780 }
5781
5782 #ifdef CONFIG_CMA
5783
5784 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5785 {
5786         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5787                              pageblock_nr_pages) - 1);
5788 }
5789
5790 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5791 {
5792         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5793                                 pageblock_nr_pages));
5794 }
5795
5796 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5797 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5798                                         unsigned long start, unsigned long end)
5799 {
5800         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5801         unsigned long nr_reclaimed;
5802         unsigned long pfn = start;
5803         unsigned int tries = 0;
5804         int ret = 0;
5805
5806         migrate_prep();
5807
5808         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5809                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5810                         ret = -EINTR;
5811                         break;
5812                 }
5813
5814                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5815                         cc->nr_migratepages = 0;
5816                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5817                                                          pfn, end, true);
5818                         if (!pfn) {
5819                                 ret = -EINTR;
5820                                 break;
5821                         }
5822                         tries = 0;
5823                 } else if (++tries == 5) {
5824                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5825                         break;
5826                 }
5827
5828                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5829                                                         &cc->migratepages);
5830                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5831
5832                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5833                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5834         }
5835         if (ret < 0) {
5836                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5837                 return ret;
5838         }
5839         return 0;
5840 }
5841
5842 /**
5843  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5844  * @start:      start PFN to allocate
5845  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5846  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5847  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5848  *                      in range must have the same migratetype and it must
5849  *                      be either of the two.
5850  *
5851  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5852  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5853  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5854  * pages fall in.
5855  *
5856  * The PFN range must belong to a single zone.
5857  *
5858  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5859  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5860  * need to be freed with free_contig_range().
5861  */
5862 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5863                        unsigned migratetype)
5864 {
5865         unsigned long outer_start, outer_end;
5866         int ret = 0, order;
5867
5868         struct compact_control cc = {
5869                 .nr_migratepages = 0,
5870                 .order = -1,
5871                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5872                 .sync = true,
5873                 .ignore_skip_hint = true,
5874         };
5875         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5876
5877         /*
5878          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5879          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5880          * have different sizes, and due to the way page allocator
5881          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5882          * that page allocator won't try to merge buddies from
5883          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5884          * other migration type.
5885          *
5886          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5887          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5888          * we are interested in).  This will put all the pages in
5889          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5890          *
5891          * When this is done, we take the pages in range from page
5892          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5893          * page allocator will never consider using them.
5894          *
5895          * This lets us mark the pageblocks back as
5896          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5897          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5898          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5899          */
5900
5901         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5902                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5903                                        false);
5904         if (ret)
5905                 return ret;
5906
5907         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5908         if (ret)
5909                 goto done;
5910
5911         /*
5912          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5913          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5914          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5915          * What we are going to do is to allocate all pages from
5916          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5917          *
5918          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5919          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5920          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5921          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5922          * once this is done free the pages we are not interested in.
5923          *
5924          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5925          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5926          */
5927
5928         lru_add_drain_all();
5929         drain_all_pages();
5930
5931         order = 0;
5932         outer_start = start;
5933         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5934                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5935                         ret = -EBUSY;
5936                         goto done;
5937                 }
5938                 outer_start &= ~0UL << order;
5939         }
5940
5941         /* Make sure the range is really isolated. */
5942         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5943                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5944                        outer_start, end);
5945                 ret = -EBUSY;
5946                 goto done;
5947         }
5948
5949
5950         /* Grab isolated pages from freelists. */
5951         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5952         if (!outer_end) {
5953                 ret = -EBUSY;
5954                 goto done;
5955         }
5956
5957         /* Free head and tail (if any) */
5958         if (start != outer_start)
5959                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5960         if (end != outer_end)
5961                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5962
5963 done:
5964         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5965                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5966         return ret;
5967 }
5968
5969 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5970 {
5971         unsigned int count = 0;
5972
5973         for (; nr_pages--; pfn++) {
5974                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5975
5976                 count += page_count(page) != 1;
5977                 __free_page(page);
5978         }
5979         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
5980 }
5981 #endif
5982
5983 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5984 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5985 {
5986         struct zone *zone = data;
5987         int cpu;
5988         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5989
5990         for_each_possible_cpu(cpu) {
5991                 struct per_cpu_pageset *pset;
5992                 struct per_cpu_pages *pcp;
5993
5994                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5995                 pcp = &pset->pcp;
5996
5997                 local_irq_save(flags);
5998                 if (pcp->count > 0)
5999                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6000                 drain_zonestat(zone, pset);
6001                 setup_pageset(pset, batch);
6002                 local_irq_restore(flags);
6003         }
6004         return 0;
6005 }
6006
6007 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6008 {
6009         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6010 }
6011 #endif
6012
6013 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6014 {
6015         unsigned long flags;
6016         int cpu;
6017         struct per_cpu_pageset *pset;
6018
6019         /* avoid races with drain_pages()  */
6020         local_irq_save(flags);
6021         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6022                 for_each_online_cpu(cpu) {
6023                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6024                         drain_zonestat(zone, pset);
6025                 }
6026                 free_percpu(zone->pageset);
6027                 zone->pageset = &boot_pageset;
6028         }
6029         local_irq_restore(flags);
6030 }
6031
6032 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6033 /*
6034  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6035  */
6036 void
6037 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6038 {
6039         struct page *page;
6040         struct zone *zone;
6041         int order, i;
6042         unsigned long pfn;
6043         unsigned long flags;
6044         /* find the first valid pfn */
6045         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6046                 if (pfn_valid(pfn))
6047                         break;
6048         if (pfn == end_pfn)
6049                 return;
6050         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6051         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6052         pfn = start_pfn;
6053         while (pfn < end_pfn) {
6054                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6055                         pfn++;
6056                         continue;
6057                 }
6058                 page = pfn_to_page(pfn);
6059                 /*
6060                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6061                  * page_count() is not 0.
6062                  */
6063                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6064                         pfn++;
6065                         SetPageReserved(page);
6066                         continue;
6067                 }
6068
6069                 BUG_ON(page_count(page));
6070                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6071                 order = page_order(page);
6072 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6073                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6074                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6075 #endif
6076                 list_del(&page->lru);
6077                 rmv_page_order(page);
6078                 zone->free_area[order].nr_free--;
6079                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6080                         SetPageReserved((page+i));
6081                 pfn += (1 << order);
6082         }
6083         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6084 }
6085 #endif
6086
6087 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6088 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6089 {
6090         struct zone *zone = page_zone(page);
6091         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6092         unsigned long flags;