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