2bf0d43d646bfdad40d319f8d229c89d187e5e2b
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
94         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif
96         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif  /* NUMA */
98 };
99 EXPORT_SYMBOL(node_states);
100
101 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
102 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
103 /*
104  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
105  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
106  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
107  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
108  */
109 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
110
111 int percpu_pagelist_fraction;
112 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
113
114 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
115 /*
116  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
117  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
118  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
119  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
120  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
121  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
122  */
123
124 static gfp_t saved_gfp_mask;
125
126 void pm_restore_gfp_mask(void)
127 {
128         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
129         if (saved_gfp_mask) {
130                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
131                 saved_gfp_mask = 0;
132         }
133 }
134
135 void pm_restrict_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         WARN_ON(saved_gfp_mask);
139         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
140         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
141 }
142
143 bool pm_suspended_storage(void)
144 {
145         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
146                 return false;
147         return true;
148 }
149 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
150
151 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
152 int pageblock_order __read_mostly;
153 #endif
154
155 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
156
157 /*
158  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
159  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
160  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
161  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
162  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
163  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
164  *
165  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
166  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
167  */
168 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
173          256,
174 #endif
175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
176          32,
177 #endif
178          32,
179 };
180
181 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
182
183 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
185          "DMA",
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
188          "DMA32",
189 #endif
190          "Normal",
191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
192          "HighMem",
193 #endif
194          "Movable",
195 };
196
197 int min_free_kbytes = 1024;
198
199 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
200 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
201 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
202
203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207 static unsigned long __initdata required_movablecore;
208 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211 int movable_zone;
212 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 /*
225  * NOTE:
226  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
227  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
228  */
229 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
230 {
231
232         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
233                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
234
235         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
236                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
237 }
238
239 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
240
241 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
242 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
243 {
244         int ret = 0;
245         unsigned seq;
246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
247
248         do {
249                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
250                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
251                         ret = 1;
252                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
253                         ret = 1;
254         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
255
256         return ret;
257 }
258
259 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
260 {
261         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
262                 return 0;
263         if (zone != page_zone(page))
264                 return 0;
265
266         return 1;
267 }
268 /*
269  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
270  */
271 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
274                 return 1;
275         if (!page_is_consistent(zone, page))
276                 return 1;
277
278         return 0;
279 }
280 #else
281 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
282 {
283         return 0;
284 }
285 #endif
286
287 static void bad_page(struct page *page)
288 {
289         static unsigned long resume;
290         static unsigned long nr_shown;
291         static unsigned long nr_unshown;
292
293         /* Don't complain about poisoned pages */
294         if (PageHWPoison(page)) {
295                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
296                 return;
297         }
298
299         /*
300          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
301          * or allow a steady drip of one report per second.
302          */
303         if (nr_shown == 60) {
304                 if (time_before(jiffies, resume)) {
305                         nr_unshown++;
306                         goto out;
307                 }
308                 if (nr_unshown) {
309                         printk(KERN_ALERT
310                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
311                                 nr_unshown);
312                         nr_unshown = 0;
313                 }
314                 nr_shown = 0;
315         }
316         if (nr_shown++ == 0)
317                 resume = jiffies + 60 * HZ;
318
319         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
320                 current->comm, page_to_pfn(page));
321         dump_page(page);
322
323         print_modules();
324         dump_stack();
325 out:
326         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
327         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
328         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
329 }
330
331 /*
332  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
333  *
334  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
335  *
336  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
337  *
338  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
339  * pointing at the head page.
340  *
341  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
342  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
343  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
344  */
345
346 static void free_compound_page(struct page *page)
347 {
348         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
349 }
350
351 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
352 {
353         int i;
354         int nr_pages = 1 << order;
355
356         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
357         set_compound_order(page, order);
358         __SetPageHead(page);
359         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
360                 struct page *p = page + i;
361                 __SetPageTail(p);
362                 set_page_count(p, 0);
363                 p->first_page = page;
364         }
365 }
366
367 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
368 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
369 {
370         int i;
371         int nr_pages = 1 << order;
372         int bad = 0;
373
374         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
375             unlikely(!PageHead(page))) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- wli
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         if (unlikely(PageCompound(page)))
542                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
543                         return;
544
545         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
546
547         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
548
549         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
550         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
551
552         while (order < MAX_ORDER-1) {
553                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
554                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
555                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
556                         break;
557                 /*
558                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
559                  * merge with it and move up one order.
560                  */
561                 if (page_is_guard(buddy)) {
562                         clear_page_guard_flag(buddy);
563                         set_page_private(page, 0);
564                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
565                                                   migratetype);
566                 } else {
567                         list_del(&buddy->lru);
568                         zone->free_area[order].nr_free--;
569                         rmv_page_order(buddy);
570                 }
571                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
572                 page = page + (combined_idx - page_idx);
573                 page_idx = combined_idx;
574                 order++;
575         }
576         set_page_order(page, order);
577
578         /*
579          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
580          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
581          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
582          * that is happening, add the free page to the tail of the list
583          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
584          * as a higher order page
585          */
586         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
587                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
588                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
589                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
590                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
591                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
592                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
593                         list_add_tail(&page->lru,
594                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
595                         goto out;
596                 }
597         }
598
599         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
600 out:
601         zone->free_area[order].nr_free++;
602 }
603
604 static inline int free_pages_check(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(page_mapcount(page) |
607                 (page->mapping != NULL)  |
608                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
609                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
610                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
611                 bad_page(page);
612                 return 1;
613         }
614         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
615                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * Frees a number of pages from the PCP lists
621  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
622  * count is the number of pages to free.
623  *
624  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
625  * see if this freeing clears that state.
626  *
627  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
628  * pinned" detection logic.
629  */
630 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
631                                         struct per_cpu_pages *pcp)
632 {
633         int migratetype = 0;
634         int batch_free = 0;
635         int to_free = count;
636
637         spin_lock(&zone->lock);
638         zone->all_unreclaimable = 0;
639         zone->pages_scanned = 0;
640
641         while (to_free) {
642                 struct page *page;
643                 struct list_head *list;
644
645                 /*
646                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
647                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
648                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
649                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
650                  * lists
651                  */
652                 do {
653                         batch_free++;
654                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
655                                 migratetype = 0;
656                         list = &pcp->lists[migratetype];
657                 } while (list_empty(list));
658
659                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
660                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
661                         batch_free = to_free;
662
663                 do {
664                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
665
666                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
667                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
668                         list_del(&page->lru);
669                         mt = get_freepage_migratetype(page);
670                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
671                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
672                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
673                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
674                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
675                                 if (is_migrate_cma(mt))
676                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
677                         }
678                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
679         }
680         spin_unlock(&zone->lock);
681 }
682
683 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
684                                 int migratetype)
685 {
686         spin_lock(&zone->lock);
687         zone->all_unreclaimable = 0;
688         zone->pages_scanned = 0;
689
690         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
691         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
693         spin_unlock(&zone->lock);
694 }
695
696 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
697 {
698         int i;
699         int bad = 0;
700
701         trace_mm_page_free(page, order);
702         kmemcheck_free_shadow(page, order);
703
704         if (PageAnon(page))
705                 page->mapping = NULL;
706         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
707                 bad += free_pages_check(page + i);
708         if (bad)
709                 return false;
710
711         if (!PageHighMem(page)) {
712                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
713                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
714                                            PAGE_SIZE << order);
715         }
716         arch_free_page(page, order);
717         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
718
719         return true;
720 }
721
722 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
723 {
724         unsigned long flags;
725         int migratetype;
726
727         if (!free_pages_prepare(page, order))
728                 return;
729
730         local_irq_save(flags);
731         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
732         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
733         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
734         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
735         local_irq_restore(flags);
736 }
737
738 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
739 {
740         unsigned int nr_pages = 1 << order;
741         unsigned int loop;
742
743         prefetchw(page);
744         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
745                 struct page *p = &page[loop];
746
747                 if (loop + 1 < nr_pages)
748                         prefetchw(p + 1);
749                 __ClearPageReserved(p);
750                 set_page_count(p, 0);
751         }
752
753         set_page_refcounted(page);
754         __free_pages(page, order);
755 }
756
757 #ifdef CONFIG_CMA
758 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
759 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
760 {
761         unsigned i = pageblock_nr_pages;
762         struct page *p = page;
763
764         do {
765                 __ClearPageReserved(p);
766                 set_page_count(p, 0);
767         } while (++p, --i);
768
769         set_page_refcounted(page);
770         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
771         __free_pages(page, pageblock_order);
772         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
773 }
774 #endif
775
776 /*
777  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
778  * Please do not alter this order without good reasons and regression
779  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
780  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
781  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
782  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
783  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
784  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
785  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
786  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
787  *
788  * -- wli
789  */
790 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
791         int low, int high, struct free_area *area,
792         int migratetype)
793 {
794         unsigned long size = 1 << high;
795
796         while (high > low) {
797                 area--;
798                 high--;
799                 size >>= 1;
800                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
801
802 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
803                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
804                         /*
805                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
806                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
807                          * Corresponding page table entries will not be touched,
808                          * pages will stay not present in virtual address space
809                          */
810                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
811                         set_page_guard_flag(&page[size]);
812                         set_page_private(&page[size], high);
813                         /* Guard pages are not available for any usage */
814                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
815                                                   migratetype);
816                         continue;
817                 }
818 #endif
819                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
820                 area->nr_free++;
821                 set_page_order(&page[size], high);
822         }
823 }
824
825 /*
826  * This page is about to be returned from the page allocator
827  */
828 static inline int check_new_page(struct page *page)
829 {
830         if (unlikely(page_mapcount(page) |
831                 (page->mapping != NULL)  |
832                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
833                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
834                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
835                 bad_page(page);
836                 return 1;
837         }
838         return 0;
839 }
840
841 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
842 {
843         int i;
844
845         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
846                 struct page *p = page + i;
847                 if (unlikely(check_new_page(p)))
848                         return 1;
849         }
850
851         set_page_private(page, 0);
852         set_page_refcounted(page);
853
854         arch_alloc_page(page, order);
855         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
856
857         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
858                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
859
860         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
861                 prep_compound_page(page, order);
862
863         return 0;
864 }
865
866 /*
867  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
868  * the smallest available page from the freelists
869  */
870 static inline
871 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
872                                                 int migratetype)
873 {
874         unsigned int current_order;
875         struct free_area * area;
876         struct page *page;
877
878         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
879         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
880                 area = &(zone->free_area[current_order]);
881                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
882                         continue;
883
884                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
885                                                         struct page, lru);
886                 list_del(&page->lru);
887                 rmv_page_order(page);
888                 area->nr_free--;
889                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
890                 return page;
891         }
892
893         return NULL;
894 }
895
896
897 /*
898  * This array describes the order lists are fallen back to when
899  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
900  */
901 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
902         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
903         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
904 #ifdef CONFIG_CMA
905         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
906         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907 #else
908         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
909 #endif
910         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
911         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
912 };
913
914 /*
915  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
916  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
917  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
918  */
919 int move_freepages(struct zone *zone,
920                           struct page *start_page, struct page *end_page,
921                           int migratetype)
922 {
923         struct page *page;
924         unsigned long order;
925         int pages_moved = 0;
926
927 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
928         /*
929          * page_zone is not safe to call in this context when
930          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
931          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
932          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
933          * grouping pages by mobility
934          */
935         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
936 #endif
937
938         for (page = start_page; page <= end_page;) {
939                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
940                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
941
942                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
943                         page++;
944                         continue;
945                 }
946
947                 if (!PageBuddy(page)) {
948                         page++;
949                         continue;
950                 }
951
952                 order = page_order(page);
953                 list_move(&page->lru,
954                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
955                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
956                 page += 1 << order;
957                 pages_moved += 1 << order;
958         }
959
960         return pages_moved;
961 }
962
963 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
964                                 int migratetype)
965 {
966         unsigned long start_pfn, end_pfn;
967         struct page *start_page, *end_page;
968
969         start_pfn = page_to_pfn(page);
970         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
971         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
972         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
973         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
974
975         /* Do not cross zone boundaries */
976         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
977                 start_page = page;
978         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
979                 return 0;
980
981         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
982 }
983
984 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
985                                         int start_order, int migratetype)
986 {
987         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
988
989         while (nr_pageblocks--) {
990                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
991                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
992         }
993 }
994
995 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
996 static inline struct page *
997 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
998 {
999         struct free_area * area;
1000         int current_order;
1001         struct page *page;
1002         int migratetype, i;
1003
1004         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1005         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1006                                                 --current_order) {
1007                 for (i = 0;; i++) {
1008                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1009
1010                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1011                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1012                                 break;
1013
1014                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1015                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1016                                 continue;
1017
1018                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1019                                         struct page, lru);
1020                         area->nr_free--;
1021
1022                         /*
1023                          * If breaking a large block of pages, move all free
1024                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1025                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1026                          * aggressive about taking ownership of free pages
1027                          *
1028                          * On the other hand, never change migration
1029                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1030                          * pages on different free lists. We don't
1031                          * want unmovable pages to be allocated from
1032                          * MIGRATE_CMA areas.
1033                          */
1034                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1035                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1036                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1037                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1038                                 int pages;
1039                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1040                                                                 start_migratetype);
1041
1042                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1043                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1044                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1045                                         set_pageblock_migratetype(page,
1046                                                                 start_migratetype);
1047
1048                                 migratetype = start_migratetype;
1049                         }
1050
1051                         /* Remove the page from the freelists */
1052                         list_del(&page->lru);
1053                         rmv_page_order(page);
1054
1055                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1056                         if (current_order >= pageblock_order &&
1057                             !is_migrate_cma(migratetype))
1058                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1059                                                         start_migratetype);
1060
1061                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1062                                is_migrate_cma(migratetype)
1063                              ? migratetype : start_migratetype);
1064
1065                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1066                                 start_migratetype, migratetype);
1067
1068                         return page;
1069                 }
1070         }
1071
1072         return NULL;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1077  * Call me with the zone->lock already held.
1078  */
1079 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1080                                                 int migratetype)
1081 {
1082         struct page *page;
1083
1084 retry_reserve:
1085         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1086
1087         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1088                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1089
1090                 /*
1091                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1092                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1093                  * and we want just one call site
1094                  */
1095                 if (!page) {
1096                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1097                         goto retry_reserve;
1098                 }
1099         }
1100
1101         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1102         return page;
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1107  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1108  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1109  */
1110 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1111                         unsigned long count, struct list_head *list,
1112                         int migratetype, int cold)
1113 {
1114         int mt = migratetype, i;
1115
1116         spin_lock(&zone->lock);
1117         for (i = 0; i < count; ++i) {
1118                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1119                 if (unlikely(page == NULL))
1120                         break;
1121
1122                 /*
1123                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1124                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1125                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1126                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1127                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1128                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1129                  * properly.
1130                  */
1131                 if (likely(cold == 0))
1132                         list_add(&page->lru, list);
1133                 else
1134                         list_add_tail(&page->lru, list);
1135                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1136                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1137                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1138                                 mt = migratetype;
1139                 }
1140                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1141                 list = &page->lru;
1142                 if (is_migrate_cma(mt))
1143                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1144                                               -(1 << order));
1145         }
1146         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1147         spin_unlock(&zone->lock);
1148         return i;
1149 }
1150
1151 #ifdef CONFIG_NUMA
1152 /*
1153  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1154  * currently executing processor on remote nodes after they have
1155  * expired.
1156  *
1157  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1158  * a single processor.
1159  */
1160 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1161 {
1162         unsigned long flags;
1163         int to_drain;
1164
1165         local_irq_save(flags);
1166         if (pcp->count >= pcp->batch)
1167                 to_drain = pcp->batch;
1168         else
1169                 to_drain = pcp->count;
1170         if (to_drain > 0) {
1171                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1172                 pcp->count -= to_drain;
1173         }
1174         local_irq_restore(flags);
1175 }
1176 #endif
1177
1178 /*
1179  * Drain pages of the indicated processor.
1180  *
1181  * The processor must either be the current processor and the
1182  * thread pinned to the current processor or a processor that
1183  * is not online.
1184  */
1185 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1186 {
1187         unsigned long flags;
1188         struct zone *zone;
1189
1190         for_each_populated_zone(zone) {
1191                 struct per_cpu_pageset *pset;
1192                 struct per_cpu_pages *pcp;
1193
1194                 local_irq_save(flags);
1195                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1196
1197                 pcp = &pset->pcp;
1198                 if (pcp->count) {
1199                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1200                         pcp->count = 0;
1201                 }
1202                 local_irq_restore(flags);
1203         }
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1208  */
1209 void drain_local_pages(void *arg)
1210 {
1211         drain_pages(smp_processor_id());
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1216  *
1217  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1218  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1219  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1220  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1221  * before the call to on_each_cpu_mask().
1222  */
1223 void drain_all_pages(void)
1224 {
1225         int cpu;
1226         struct per_cpu_pageset *pcp;
1227         struct zone *zone;
1228
1229         /*
1230          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1231          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1232          */
1233         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1234
1235         /*
1236          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1237          * as offline notification will cause the notified
1238          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1239          * disables preemption as part of its processing
1240          */
1241         for_each_online_cpu(cpu) {
1242                 bool has_pcps = false;
1243                 for_each_populated_zone(zone) {
1244                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1245                         if (pcp->pcp.count) {
1246                                 has_pcps = true;
1247                                 break;
1248                         }
1249                 }
1250                 if (has_pcps)
1251                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1252                 else
1253                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1254         }
1255         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1256 }
1257
1258 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1259
1260 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1261 {
1262         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1263         unsigned long flags;
1264         int order, t;
1265         struct list_head *curr;
1266
1267         if (!zone->spanned_pages)
1268                 return;
1269
1270         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1271
1272         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1273         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1274                 if (pfn_valid(pfn)) {
1275                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1276
1277                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1278                                 swsusp_unset_page_free(page);
1279                 }
1280
1281         for_each_migratetype_order(order, t) {
1282                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1283                         unsigned long i;
1284
1285                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1286                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1287                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1288                 }
1289         }
1290         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1291 }
1292 #endif /* CONFIG_PM */
1293
1294 /*
1295  * Free a 0-order page
1296  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1297  */
1298 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1299 {
1300         struct zone *zone = page_zone(page);
1301         struct per_cpu_pages *pcp;
1302         unsigned long flags;
1303         int migratetype;
1304
1305         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1306                 return;
1307
1308         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1309         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1310         local_irq_save(flags);
1311         __count_vm_event(PGFREE);
1312
1313         /*
1314          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1315          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1316          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1317          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1318          * excessively into the page allocator
1319          */
1320         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1321                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1322                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1323                         goto out;
1324                 }
1325                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1326         }
1327
1328         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1329         if (cold)
1330                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1331         else
1332                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1333         pcp->count++;
1334         if (pcp->count >= pcp->high) {
1335                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1336                 pcp->count -= pcp->batch;
1337         }
1338
1339 out:
1340         local_irq_restore(flags);
1341 }
1342
1343 /*
1344  * Free a list of 0-order pages
1345  */
1346 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1347 {
1348         struct page *page, *next;
1349
1350         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1351                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1352                 free_hot_cold_page(page, cold);
1353         }
1354 }
1355
1356 /*
1357  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1358  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1359  * Each sub-page must be freed individually.
1360  *
1361  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1362  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1363  */
1364 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1365 {
1366         int i;
1367
1368         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1369         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1370
1371 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1372         /*
1373          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1374          * otherwise free the whole shadow.
1375          */
1376         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1377                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1378 #endif
1379
1380         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1381                 set_page_refcounted(page + i);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1386  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1387  * with parallel allocators
1388  */
1389 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1390 {
1391         unsigned int order;
1392         unsigned long watermark;
1393         struct zone *zone;
1394         int mt;
1395
1396         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1397
1398         zone = page_zone(page);
1399         order = page_order(page);
1400         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1401
1402         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1403                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1404                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1405                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1406                         return 0;
1407
1408                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1409         }
1410
1411         /* Remove page from free list */
1412         list_del(&page->lru);
1413         zone->free_area[order].nr_free--;
1414         rmv_page_order(page);
1415
1416         if (alloc_order != order)
1417                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1418                         &zone->free_area[order], migratetype);
1419
1420         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1421         if (order >= pageblock_order - 1) {
1422                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1423                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1424                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1425                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1426                                 set_pageblock_migratetype(page,
1427                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1428                 }
1429         }
1430
1431         return 1UL << alloc_order;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1436  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1437  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1438  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1439  * are enabled.
1440  *
1441  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1442  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1443  */
1444 int split_free_page(struct page *page)
1445 {
1446         unsigned int order;
1447         int nr_pages;
1448
1449         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1450         order = page_order(page);
1451
1452         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1453         if (!nr_pages)
1454                 return 0;
1455
1456         /* Split into individual pages */
1457         set_page_refcounted(page);
1458         split_page(page, order);
1459         return nr_pages;
1460 }
1461
1462 /*
1463  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1464  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1465  * or two.
1466  */
1467 static inline
1468 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1469                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1470                         int migratetype)
1471 {
1472         unsigned long flags;
1473         struct page *page;
1474         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1475
1476 again:
1477         if (likely(order == 0)) {
1478                 struct per_cpu_pages *pcp;
1479                 struct list_head *list;
1480
1481                 local_irq_save(flags);
1482                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1483                 list = &pcp->lists[migratetype];
1484                 if (list_empty(list)) {
1485                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1486                                         pcp->batch, list,
1487                                         migratetype, cold);
1488                         if (unlikely(list_empty(list)))
1489                                 goto failed;
1490                 }
1491
1492                 if (cold)
1493                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1494                 else
1495                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1496
1497                 list_del(&page->lru);
1498                 pcp->count--;
1499         } else {
1500                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1501                         /*
1502                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1503                          *
1504                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1505                          * properly detect and handle allocation failures.
1506                          *
1507                          * We most definitely don't want callers attempting to
1508                          * allocate greater than order-1 page units with
1509                          * __GFP_NOFAIL.
1510                          */
1511                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1512                 }
1513                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1514                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1515                 spin_unlock(&zone->lock);
1516                 if (!page)
1517                         goto failed;
1518                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1519                                           get_pageblock_migratetype(page));
1520         }
1521
1522         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1523         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1524         local_irq_restore(flags);
1525
1526         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1527         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1528                 goto again;
1529         return page;
1530
1531 failed:
1532         local_irq_restore(flags);
1533         return NULL;
1534 }
1535
1536 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1537
1538 static struct {
1539         struct fault_attr attr;
1540
1541         u32 ignore_gfp_highmem;
1542         u32 ignore_gfp_wait;
1543         u32 min_order;
1544 } fail_page_alloc = {
1545         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1546         .ignore_gfp_wait = 1,
1547         .ignore_gfp_highmem = 1,
1548         .min_order = 1,
1549 };
1550
1551 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1552 {
1553         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1554 }
1555 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1556
1557 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1558 {
1559         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1560                 return false;
1561         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1562                 return false;
1563         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1564                 return false;
1565         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1566                 return false;
1567
1568         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1569 }
1570
1571 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1572
1573 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1574 {
1575         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1576         struct dentry *dir;
1577
1578         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1579                                         &fail_page_alloc.attr);
1580         if (IS_ERR(dir))
1581                 return PTR_ERR(dir);
1582
1583         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1584                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1585                 goto fail;
1586         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1587                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1588                 goto fail;
1589         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.min_order))
1591                 goto fail;
1592
1593         return 0;
1594 fail:
1595         debugfs_remove_recursive(dir);
1596
1597         return -ENOMEM;
1598 }
1599
1600 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1601
1602 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1603
1604 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1605
1606 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1607 {
1608         return false;
1609 }
1610
1611 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1612
1613 /*
1614  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1615  * of the allocation.
1616  */
1617 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1618                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1619 {
1620         /* free_pages my go negative - that's OK */
1621         long min = mark;
1622         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1623         int o;
1624
1625         free_pages -= (1 << order) - 1;
1626         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1627                 min -= min / 2;
1628         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1629                 min -= min / 4;
1630 #ifdef CONFIG_CMA
1631         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1632         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1633                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1634 #endif
1635         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1636                 return false;
1637         for (o = 0; o < order; o++) {
1638                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1639                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1640
1641                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1642                 min >>= 1;
1643
1644                 if (free_pages <= min)
1645                         return false;
1646         }
1647         return true;
1648 }
1649
1650 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1651 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1652 {
1653         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1654                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1655         return 0;
1656 }
1657 #else
1658 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1659 {
1660         return 0;
1661 }
1662 #endif
1663
1664 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1665                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1666 {
1667         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1668                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1669 }
1670
1671 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1672                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1673 {
1674         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1675
1676         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1677                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1678
1679         /*
1680          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1681          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1682          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1683          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1684          * reclaim path.
1685          */
1686         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1687         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1688                                                                 free_pages);
1689 }
1690
1691 #ifdef CONFIG_NUMA
1692 /*
1693  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1694  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1695  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1696  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1697  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1698  *
1699  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1700  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1701  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1702  *
1703  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1704  * nothing and returns NULL.
1705  *
1706  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1707  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1708  *
1709  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1710  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1711  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1712  * quickly as we can.
1713  */
1714 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1715 {
1716         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1717         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1718
1719         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1720         if (!zlc)
1721                 return NULL;
1722
1723         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1724                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1725                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1726         }
1727
1728         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1729                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1730                                         &node_states[N_MEMORY];
1731         return allowednodes;
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1736  * if it is worth looking at further for free memory:
1737  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1738  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1739  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1740  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1741  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1742  * else return false (zero) if it is not.
1743  *
1744  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1745  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1746  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1747  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1748  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1749  * into the second scan of the zonelist.
1750  *
1751  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1752  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1753  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1754  * unturned looking for a free page.
1755  */
1756 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1757                                                 nodemask_t *allowednodes)
1758 {
1759         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1760         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1761         int n;                          /* node that zone *z is on */
1762
1763         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1764         if (!zlc)
1765                 return 1;
1766
1767         i = z - zonelist->_zonerefs;
1768         n = zlc->z_to_n[i];
1769
1770         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1771         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1776  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1777  * from that zone don't waste time re-examining it.
1778  */
1779 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1780 {
1781         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1782         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1783
1784         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1785         if (!zlc)
1786                 return;
1787
1788         i = z - zonelist->_zonerefs;
1789
1790         set_bit(i, zlc->fullzones);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1795  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1796  */
1797 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1798 {
1799         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1800
1801         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1802         if (!zlc)
1803                 return;
1804
1805         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1806 }
1807
1808 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1809 {
1810         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1811 }
1812
1813 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1814 {
1815         int i;
1816
1817         for_each_online_node(i)
1818                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1819                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1820                 else
1821                         zone_reclaim_mode = 1;
1822 }
1823
1824 #else   /* CONFIG_NUMA */
1825
1826 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1827 {
1828         return NULL;
1829 }
1830
1831 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1832                                 nodemask_t *allowednodes)
1833 {
1834         return 1;
1835 }
1836
1837 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1838 {
1839 }
1840
1841 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1842 {
1843 }
1844
1845 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1846 {
1847         return true;
1848 }
1849
1850 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1851 {
1852 }
1853 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1854
1855 /*
1856  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1857  * a page.
1858  */
1859 static struct page *
1860 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1861                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1862                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1863 {
1864         struct zoneref *z;
1865         struct page *page = NULL;
1866         int classzone_idx;
1867         struct zone *zone;
1868         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1869         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1870         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1871
1872         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1873 zonelist_scan:
1874         /*
1875          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1876          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1877          */
1878         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1879                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1880                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1881                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1882                                 continue;
1883                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1884                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1885                                 continue;
1886                 /*
1887                  * When allocating a page cache page for writing, we
1888                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1889                  * limit, such that no single zone holds more than its
1890                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1891                  * The dirty limits take into account the zone's
1892                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1893                  * should be able to balance it without having to
1894                  * write pages from its LRU list.
1895                  *
1896                  * This may look like it could increase pressure on
1897                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1898                  * before they are full.  But the pages that do spill
1899                  * over are limited as the lower zones are protected
1900                  * by this very same mechanism.  It should not become
1901                  * a practical burden to them.
1902                  *
1903                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1904                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1905                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1906                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1907                  * zones are together not big enough to reach the
1908                  * global limit.  The proper fix for these situations
1909                  * will require awareness of zones in the
1910                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1911                  */
1912                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1913                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1914                         goto this_zone_full;
1915
1916                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1917                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1918                         unsigned long mark;
1919                         int ret;
1920
1921                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1922                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1923                                     classzone_idx, alloc_flags))
1924                                 goto try_this_zone;
1925
1926                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1927                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1928                                 /*
1929                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1930                                  * and before considering the first zone allowed
1931                                  * by the cpuset.
1932                                  */
1933                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1934                                 zlc_active = 1;
1935                                 did_zlc_setup = 1;
1936                         }
1937
1938                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1939                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1940                                 goto this_zone_full;
1941
1942                         /*
1943                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1944                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1945                          */
1946                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1947                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1948                                 continue;
1949
1950                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1951                         switch (ret) {
1952                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1953                                 /* did not scan */
1954                                 continue;
1955                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1956                                 /* scanned but unreclaimable */
1957                                 continue;
1958                         default:
1959                                 /* did we reclaim enough */
1960                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1961                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1962                                         goto this_zone_full;
1963                         }
1964                 }
1965
1966 try_this_zone:
1967                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1968                                                 gfp_mask, migratetype);
1969                 if (page)
1970                         break;
1971 this_zone_full:
1972                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1973                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1974         }
1975
1976         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1977                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1978                 zlc_active = 0;
1979                 goto zonelist_scan;
1980         }
1981
1982         if (page)
1983                 /*
1984                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1985                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1986                  * that the caller is taking steps that will free more
1987                  * memory. The caller should avoid the page being used
1988                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1989                  */
1990                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1991
1992         return page;
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1997  * meminfo in irq context.
1998  */
1999 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2000 {
2001         bool ret = false;
2002
2003 #if NODES_SHIFT > 8
2004         ret = in_interrupt();
2005 #endif
2006         return ret;
2007 }
2008
2009 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2010                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2011                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2012
2013 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2014 {
2015         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2016
2017         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2018             debug_guardpage_minorder() > 0)
2019                 return;
2020
2021         /*
2022          * This documents exceptions given to allocations in certain
2023          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2024          * of allowed nodes.
2025          */
2026         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2027                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2028                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2029                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2030         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2031                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2032
2033         if (fmt) {
2034                 struct va_format vaf;
2035                 va_list args;
2036
2037                 va_start(args, fmt);
2038
2039                 vaf.fmt = fmt;
2040                 vaf.va = &args;
2041
2042                 pr_warn("%pV", &vaf);
2043
2044                 va_end(args);
2045         }
2046
2047         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2048                 current->comm, order, gfp_mask);
2049
2050         dump_stack();
2051         if (!should_suppress_show_mem())
2052                 show_mem(filter);
2053 }
2054
2055 static inline int
2056 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2057                                 unsigned long did_some_progress,
2058                                 unsigned long pages_reclaimed)
2059 {
2060         /* Do not loop if specifically requested */
2061         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2062                 return 0;
2063
2064         /* Always retry if specifically requested */
2065         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2066                 return 1;
2067
2068         /*
2069          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2070          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2071          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2072          */
2073         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2074                 return 0;
2075
2076         /*
2077          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2078          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2079          * implementations.
2080          */
2081         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2082                 return 1;
2083
2084         /*
2085          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2086          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2087          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2088          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2089          * allocation still fails, we stop retrying.
2090          */
2091         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2092                 return 1;
2093
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static inline struct page *
2098 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2099         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2100         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2101         int migratetype)
2102 {
2103         struct page *page;
2104
2105         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2106         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2107                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2108                 return NULL;
2109         }
2110
2111         /*
2112          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2113          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2114          * we're still under heavy pressure.
2115          */
2116         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2117                 order, zonelist, high_zoneidx,
2118                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2119                 preferred_zone, migratetype);
2120         if (page)
2121                 goto out;
2122
2123         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2124                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2125                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2126                         goto out;
2127                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2128                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2129                         goto out;
2130                 /*
2131                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2132                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2133                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2134                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2135                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2136                  */
2137                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2138                         goto out;
2139         }
2140         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2141         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2142
2143 out:
2144         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2145         return page;
2146 }
2147
2148 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2149 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2150 static struct page *
2151 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2152         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2153         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2154         int migratetype, bool sync_migration,
2155         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2156         unsigned long *did_some_progress)
2157 {
2158         struct page *page = NULL;
2159
2160         if (!order)
2161                 return NULL;
2162
2163         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2164                 *deferred_compaction = true;
2165                 return NULL;
2166         }
2167
2168         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2169         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2170                                                 nodemask, sync_migration,
2171                                                 contended_compaction, &page);
2172         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2173
2174         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2175         if (page) {
2176                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2177                 goto got_page;
2178         }
2179
2180         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2181                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2182                 drain_pages(get_cpu());
2183                 put_cpu();
2184
2185                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2186                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2187                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2188                                 preferred_zone, migratetype);
2189                 if (page) {
2190 got_page:
2191                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2192                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2193                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2194                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2195                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2196                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2197                         return page;
2198                 }
2199
2200                 /*
2201                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2202                  * The most likely reason is that pages exist,
2203                  * but not enough to satisfy watermarks.
2204                  */
2205                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2206
2207                 /*
2208                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2209                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2210                  */
2211                 if (sync_migration)
2212                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2213
2214                 cond_resched();
2215         }
2216
2217         return NULL;
2218 }
2219 #else
2220 static inline struct page *
2221 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2222         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2223         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2224         int migratetype, bool sync_migration,
2225         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2226         unsigned long *did_some_progress)
2227 {
2228         return NULL;
2229 }
2230 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2231
2232 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2233 static int
2234 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2235                   nodemask_t *nodemask)
2236 {
2237         struct reclaim_state reclaim_state;
2238         int progress;
2239
2240         cond_resched();
2241
2242         /* We now go into synchronous reclaim */
2243         cpuset_memory_pressure_bump();
2244         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2245         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2246         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2247         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2248
2249         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2250
2251         current->reclaim_state = NULL;
2252         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2253         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2254
2255         cond_resched();
2256
2257         return progress;
2258 }
2259
2260 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2261 static inline struct page *
2262 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2263         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2264         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2265         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2266 {
2267         struct page *page = NULL;
2268         bool drained = false;
2269
2270         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2271                                                nodemask);
2272         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2273                 return NULL;
2274
2275         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2276         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2277                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2278
2279 retry:
2280         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2281                                         zonelist, high_zoneidx,
2282                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2283                                         preferred_zone, migratetype);
2284
2285         /*
2286          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2287          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2288          */
2289         if (!page && !drained) {
2290                 drain_all_pages();
2291                 drained = true;
2292                 goto retry;
2293         }
2294
2295         return page;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2300  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2301  */
2302 static inline struct page *
2303 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2304         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2305         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2306         int migratetype)
2307 {
2308         struct page *page;
2309
2310         do {
2311                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2312                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2313                         preferred_zone, migratetype);
2314
2315                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2316                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2317         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2318
2319         return page;
2320 }
2321
2322 static inline
2323 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2324                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2325                                                 enum zone_type classzone_idx)
2326 {
2327         struct zoneref *z;
2328         struct zone *zone;
2329
2330         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2331                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2332 }
2333
2334 static inline int
2335 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2336 {
2337         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2338         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2339
2340         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2341         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2342
2343         /*
2344          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2345          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2346          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2347          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2348          */
2349         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2350
2351         if (!wait) {
2352                 /*
2353                  * Not worth trying to allocate harder for
2354                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2355                  */
2356                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2357                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2358                 /*
2359                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2360                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2361                  */
2362                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2363         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2364                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2365
2366         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2367                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2368                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2369                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2370                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2371                 else if (!in_interrupt() &&
2372                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2373                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2374                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2375         }
2376 #ifdef CONFIG_CMA
2377         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2378                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2379 #endif
2380         return alloc_flags;
2381 }
2382
2383 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2384 {
2385         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2386 }
2387
2388 static inline struct page *
2389 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2390         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2391         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2392         int migratetype)
2393 {
2394         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2395         struct page *page = NULL;
2396         int alloc_flags;
2397         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2398         unsigned long did_some_progress;
2399         bool sync_migration = false;
2400         bool deferred_compaction = false;
2401         bool contended_compaction = false;
2402
2403         /*
2404          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2405          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2406          * be using allocators in order of preference for an area that is
2407          * too large.
2408          */
2409         if (order >= MAX_ORDER) {
2410                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2411                 return NULL;
2412         }
2413
2414         /*
2415          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2416          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2417          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2418          * using a larger set of nodes after it has established that the
2419          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2420          * over allocated.
2421          */
2422         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2423                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2424                 goto nopage;
2425
2426 restart:
2427         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2428                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2429                                                 zone_idx(preferred_zone));
2430
2431         /*
2432          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2433          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2434          * to how we want to proceed.
2435          */
2436         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2437
2438         /*
2439          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2440          * cpusets.
2441          */
2442         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2443                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2444                                         &preferred_zone);
2445
2446 rebalance:
2447         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2448         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2449                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2450                         preferred_zone, migratetype);
2451         if (page)
2452                 goto got_pg;
2453
2454         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2455         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2456                 /*
2457                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2458                  * the allocation is high priority and these type of
2459                  * allocations are system rather than user orientated
2460                  */
2461                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2462
2463                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2464                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2465                                 preferred_zone, migratetype);
2466                 if (page) {
2467                         goto got_pg;
2468                 }
2469         }
2470
2471         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2472         if (!wait)
2473                 goto nopage;
2474
2475         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2476         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2477                 goto nopage;
2478
2479         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2480         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2481                 goto nopage;
2482
2483         /*
2484          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2485          * attempts after direct reclaim are synchronous
2486          */
2487         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2488                                         zonelist, high_zoneidx,
2489                                         nodemask,
2490                                         alloc_flags, preferred_zone,
2491                                         migratetype, sync_migration,
2492                                         &contended_compaction,
2493                                         &deferred_compaction,
2494                                         &did_some_progress);
2495         if (page)
2496                 goto got_pg;
2497         sync_migration = true;
2498
2499         /*
2500          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2501          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2502          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2503          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2504          */
2505         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2506                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2507                 goto nopage;
2508
2509         /* Try direct reclaim and then allocating */
2510         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2511                                         zonelist, high_zoneidx,
2512                                         nodemask,
2513                                         alloc_flags, preferred_zone,
2514                                         migratetype, &did_some_progress);
2515         if (page)
2516                 goto got_pg;
2517
2518         /*
2519          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2520          * running out of options and have to consider going OOM
2521          */
2522         if (!did_some_progress) {
2523                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2524                         if (oom_killer_disabled)
2525                                 goto nopage;
2526                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2527                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2528                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2529                                 goto nopage;
2530                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2531                                         zonelist, high_zoneidx,
2532                                         nodemask, preferred_zone,
2533                                         migratetype);
2534                         if (page)
2535                                 goto got_pg;
2536
2537                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2538                                 /*
2539                                  * The oom killer is not called for high-order
2540                                  * allocations that may fail, so if no progress
2541                                  * is being made, there are no other options and
2542                                  * retrying is unlikely to help.
2543                                  */
2544                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2545                                         goto nopage;
2546                                 /*
2547                                  * The oom killer is not called for lowmem
2548                                  * allocations to prevent needlessly killing
2549                                  * innocent tasks.
2550                                  */
2551                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2552                                         goto nopage;
2553                         }
2554
2555                         goto restart;
2556                 }
2557         }
2558
2559         /* Check if we should retry the allocation */
2560         pages_reclaimed += did_some_progress;
2561         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2562                                                 pages_reclaimed)) {
2563                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2564                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2565                 goto rebalance;
2566         } else {
2567                 /*
2568                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2569                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2570                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2571                  */
2572                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2573                                         zonelist, high_zoneidx,
2574                                         nodemask,
2575                                         alloc_flags, preferred_zone,
2576                                         migratetype, sync_migration,
2577                                         &contended_compaction,
2578                                         &deferred_compaction,
2579                                         &did_some_progress);
2580                 if (page)
2581                         goto got_pg;
2582         }
2583
2584 nopage:
2585         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2586         return page;
2587 got_pg:
2588         if (kmemcheck_enabled)
2589                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2590
2591         return page;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2596  */
2597 struct page *
2598 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2599                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2600 {
2601         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2602         struct zone *preferred_zone;
2603         struct page *page = NULL;
2604         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2605         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2606         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2607
2608         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2609
2610         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2611
2612         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2613
2614         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2615                 return NULL;
2616
2617         /*
2618          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2619          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2620          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2621          */
2622         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2623                 return NULL;
2624
2625 retry_cpuset:
2626         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2627
2628         /* The preferred zone is used for statistics later */
2629         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2630                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2631                                 &preferred_zone);
2632         if (!preferred_zone)
2633                 goto out;
2634
2635 #ifdef CONFIG_CMA
2636         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2637                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2638 #endif
2639         /* First allocation attempt */
2640         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2641                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2642                         preferred_zone, migratetype);
2643         if (unlikely(!page))
2644                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2645                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2646                                 preferred_zone, migratetype);
2647
2648         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2649
2650 out:
2651         /*
2652          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2653          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2654          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2655          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2656          */
2657         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2658                 goto retry_cpuset;
2659
2660         return page;
2661 }
2662 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2663
2664 /*
2665  * Common helper functions.
2666  */
2667 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2668 {
2669         struct page *page;
2670
2671         /*
2672          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2673          * a highmem page
2674          */
2675         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2676
2677         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2678         if (!page)
2679                 return 0;
2680         return (unsigned long) page_address(page);
2681 }
2682 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2683
2684 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2685 {
2686         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2687 }
2688 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2689
2690 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2691 {
2692         if (put_page_testzero(page)) {
2693                 if (order == 0)
2694                         free_hot_cold_page(page, 0);
2695                 else
2696                         __free_pages_ok(page, order);
2697         }
2698 }
2699
2700 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2701
2702 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2703 {
2704         if (addr != 0) {
2705                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2706                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2707         }
2708 }
2709
2710 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2711
2712 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2713 {
2714         if (addr) {
2715                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2716                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2717
2718                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2719                 while (used < alloc_end) {
2720                         free_page(used);
2721                         used += PAGE_SIZE;
2722                 }
2723         }
2724         return (void *)addr;
2725 }
2726
2727 /**
2728  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2729  * @size: the number of bytes to allocate
2730  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2731  *
2732  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2733  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2734  * allocate memory in power-of-two pages.
2735  *
2736  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2737  *
2738  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2739  */
2740 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2741 {
2742         unsigned int order = get_order(size);
2743         unsigned long addr;
2744
2745         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2746         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2749
2750 /**
2751  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2752  *                         pages on a node.
2753  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2754  * @size: the number of bytes to allocate
2755  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2756  *
2757  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2758  * back.
2759  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2760  * but is not exact.
2761  */
2762 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2763 {
2764         unsigned order = get_order(size);
2765         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2766         if (!p)
2767                 return NULL;
2768         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2771
2772 /**
2773  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2774  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2775  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2776  *
2777  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2778  */
2779 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2780 {
2781         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2782         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2783
2784         while (addr < end) {
2785                 free_page(addr);
2786                 addr += PAGE_SIZE;
2787         }
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2790
2791 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2792 {
2793         struct zoneref *z;
2794         struct zone *zone;
2795
2796         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2797         unsigned int sum = 0;
2798
2799         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2800
2801         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2802                 unsigned long size = zone->present_pages;
2803                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2804                 if (size > high)
2805                         sum += size - high;
2806         }
2807
2808         return sum;
2809 }
2810
2811 /*
2812  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2813  */
2814 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2815 {
2816         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2819
2820 /*
2821  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2822  */
2823 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2824 {
2825         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2826 }
2827
2828 static inline void show_node(struct zone *zone)
2829 {
2830         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2831                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2832 }
2833
2834 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2835 {
2836         val->totalram = totalram_pages;
2837         val->sharedram = 0;
2838         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2839         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2840         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2841         val->freehigh = nr_free_highpages();
2842         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2843 }
2844
2845 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2846
2847 #ifdef CONFIG_NUMA
2848 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2849 {
2850         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2851
2852         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2853         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2854 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2855         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2856         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2857                         NR_FREE_PAGES);
2858 #else
2859         val->totalhigh = 0;
2860         val->freehigh = 0;
2861 #endif
2862         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2863 }
2864 #endif
2865
2866 /*
2867  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2868  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2869  */
2870 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2871 {
2872         bool ret = false;
2873         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2874
2875         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2876                 goto out;
2877
2878         do {
2879                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2880                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2881         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2882 out:
2883         return ret;
2884 }
2885
2886 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2887
2888 static void show_migration_types(unsigned char type)
2889 {
2890         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2891                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2892                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2893                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2894                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2895 #ifdef CONFIG_CMA
2896                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2897 #endif
2898                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2899         };
2900         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2901         char *p = tmp;
2902         int i;
2903
2904         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2905                 if (type & (1 << i))
2906                         *p++ = types[i];
2907         }
2908
2909         *p = '\0';
2910         printk("(%s) ", tmp);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2915  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2916  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2917  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2918  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2919  */
2920 void show_free_areas(unsigned int filter)
2921 {
2922         int cpu;
2923         struct zone *zone;
2924
2925         for_each_populated_zone(zone) {
2926                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2927                         continue;
2928                 show_node(zone);
2929                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2930
2931                 for_each_online_cpu(cpu) {
2932                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2933
2934                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2935
2936                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2937                                cpu, pageset->pcp.high,
2938                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2939                 }
2940         }
2941
2942         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2943                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2944                 " unevictable:%lu"
2945                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2946                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2947                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2948                 " free_cma:%lu\n",
2949                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2950                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2951                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2952                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2953                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2954                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2955                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2956                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2957                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2958                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2959                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2960                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2961                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2962                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2963                 global_page_state(NR_SHMEM),
2964                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2965                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2966                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2967
2968         for_each_populated_zone(zone) {
2969                 int i;
2970
2971                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2972                         continue;
2973                 show_node(zone);
2974                 printk("%s"
2975                         " free:%lukB"
2976                         " min:%lukB"
2977                         " low:%lukB"
2978                         " high:%lukB"
2979                         " active_anon:%lukB"
2980                         " inactive_anon:%lukB"
2981                         " active_file:%lukB"
2982                         " inactive_file:%lukB"
2983                         " unevictable:%lukB"
2984                         " isolated(anon):%lukB"
2985                         " isolated(file):%lukB"
2986                         " present:%lukB"
2987                         " mlocked:%lukB"
2988                         " dirty:%lukB"
2989                         " writeback:%lukB"
2990                         " mapped:%lukB"
2991                         " shmem:%lukB"
2992                         " slab_reclaimable:%lukB"
2993                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2994                         " kernel_stack:%lukB"
2995                         " pagetables:%lukB"
2996                         " unstable:%lukB"
2997                         " bounce:%lukB"
2998                         " free_cma:%lukB"
2999                         " writeback_tmp:%lukB"
3000                         " pages_scanned:%lu"
3001                         " all_unreclaimable? %s"
3002                         "\n",
3003                         zone->name,
3004                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3005                         K(min_wmark_pages(zone)),
3006                         K(low_wmark_pages(zone)),
3007                         K(high_wmark_pages(zone)),
3008                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3009                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3013                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3015                         K(zone->present_pages),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3017                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3023                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3024                                 THREAD_SIZE / 1024,
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3026                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3030                         zone->pages_scanned,
3031                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3032                         );
3033                 printk("lowmem_reserve[]:");
3034                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3035                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3036                 printk("\n");
3037         }
3038
3039         for_each_populated_zone(zone) {
3040                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3041                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3042
3043                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3044                         continue;
3045                 show_node(zone);
3046                 printk("%s: ", zone->name);
3047
3048                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3049                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3050                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3051                         int type;
3052
3053                         nr[order] = area->nr_free;
3054                         total += nr[order] << order;
3055
3056                         types[order] = 0;
3057                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3058                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3059                                         types[order] |= 1 << type;
3060                         }
3061                 }
3062                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3063                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3064                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3065                         if (nr[order])
3066                                 show_migration_types(types[order]);
3067                 }
3068                 printk("= %lukB\n", K(total));
3069         }
3070
3071         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3072
3073         show_swap_cache_info();
3074 }
3075
3076 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3077 {
3078         zoneref->zone = zone;
3079         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Builds allocation fallback zone lists.
3084  *
3085  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3086  */
3087 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3088                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3089 {
3090         struct zone *zone;
3091
3092         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3093         zone_type++;
3094
3095         do {
3096                 zone_type--;
3097                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3098                 if (populated_zone(zone)) {
3099                         zoneref_set_zone(zone,
3100                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3101                         check_highest_zone(zone_type);
3102                 }
3103
3104         } while (zone_type);
3105         return nr_zones;
3106 }
3107
3108
3109 /*
3110  *  zonelist_order:
3111  *  0 = automatic detection of better ordering.
3112  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3113  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3114  *
3115  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3116  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3117  */
3118 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3119 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3120 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3121
3122 /* zonelist order in the kernel.
3123  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3124  */
3125 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3126 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3127
3128
3129 #ifdef CONFIG_NUMA
3130 /* The value user specified ....changed by config */
3131 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3132 /* string for sysctl */
3133 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3134 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3135
3136 /*
3137  * interface for configure zonelist ordering.
3138  * command line option "numa_zonelist_order"
3139  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3140  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3141  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3142  */
3143
3144 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3145 {
3146         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3147                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3148         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3149                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3150         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3151                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3152         } else {
3153                 printk(KERN_WARNING
3154                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3155                         "%s\n", s);
3156                 return -EINVAL;
3157         }
3158         return 0;
3159 }
3160
3161 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3162 {
3163         int ret;
3164
3165         if (!s)
3166                 return 0;
3167
3168         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3169         if (ret == 0)
3170                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3171
3172         return ret;
3173 }
3174 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3175
3176 /*
3177  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3178  */
3179 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3180                 void __user *buffer, size_t *length,
3181                 loff_t *ppos)
3182 {
3183         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3184         int ret;
3185         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3186
3187         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3188         if (write)
3189                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3190         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3191         if (ret)
3192                 goto out;
3193         if (write) {
3194                 int oldval = user_zonelist_order;
3195                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3196                         /*
3197                          * bogus value.  restore saved string
3198                          */
3199                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3200                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3201                         user_zonelist_order = oldval;
3202                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3203                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3204                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3205                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3206                 }
3207         }
3208 out:
3209         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3210         return ret;
3211 }
3212
3213
3214 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3215 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3216
3217 /**
3218  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3219  * @node: node whose fallback list we're appending
3220  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3221  *
3222  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3223  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3224  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3225  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3226  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3227  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3228  * on them otherwise.
3229  * It returns -1 if no node is found.
3230  */
3231 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3232 {
3233         int n, val;
3234         int min_val = INT_MAX;
3235         int best_node = -1;
3236         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3237
3238         /* Use the local node if we haven't already */
3239         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3240                 node_set(node, *used_node_mask);
3241                 return node;
3242         }
3243
3244         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3245
3246                 /* Don't want a node to appear more than once */
3247                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3248                         continue;
3249
3250                 /* Use the distance array to find the distance */
3251                 val = node_distance(node, n);
3252
3253                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3254                 val += (n < node);
3255
3256                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3257                 tmp = cpumask_of_node(n);
3258                 if (!cpumask_empty(tmp))
3259                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3260
3261                 /* Slight preference for less loaded node */
3262                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3263                 val += node_load[n];
3264
3265                 if (val < min_val) {
3266                         min_val = val;
3267                         best_node = n;
3268                 }
3269         }
3270
3271         if (best_node >= 0)
3272                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3273
3274         return best_node;
3275 }
3276
3277
3278 /*
3279  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3280  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3281  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3282  */
3283 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3284 {
3285         int j;
3286         struct zonelist *zonelist;
3287
3288         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3289         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3290                 ;
3291         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3292                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3293         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3294         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * Build gfp_thisnode zonelists
3299  */
3300 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3301 {
3302         int j;
3303         struct zonelist *zonelist;
3304
3305         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3306         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3307         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3308         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3313  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3314  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3315  * may still exist in local DMA zone.
3316  */
3317 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3318
3319 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3320 {
3321         int pos, j, node;
3322         int zone_type;          /* needs to be signed */
3323         struct zone *z;
3324         struct zonelist *zonelist;
3325
3326         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3327         pos = 0;
3328         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3329                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3330                         node = node_order[j];
3331                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3332                         if (populated_zone(z)) {
3333                                 zoneref_set_zone(z,
3334                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3335                                 check_highest_zone(zone_type);
3336                         }
3337                 }
3338         }
3339         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3340         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3341 }
3342
3343 static int default_zonelist_order(void)
3344 {
3345         int nid, zone_type;
3346         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3347         struct zone *z;
3348         int average_size;
3349         /*
3350          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3351          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3352          * into OOM very easily.
3353          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3354          */
3355         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3356         low_kmem_size = 0;
3357         total_size = 0;
3358         for_each_online_node(nid) {
3359                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3360                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3361                         if (populated_zone(z)) {
3362                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3363                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3364                                 total_size += z->present_pages;
3365                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3366                                 /*
3367                                  * If any node has only lowmem, then node order
3368                                  * is preferred to allow kernel allocations
3369                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3370                                  * on other nodes when there is an abundance of
3371                                  * lowmem available to allocate from.
3372                                  */
3373                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3374                         }
3375                 }
3376         }
3377         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3378             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3379                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3380         /*
3381          * look into each node's config.
3382          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3383          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3384          */
3385         average_size = total_size /
3386                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3387         for_each_online_node(nid) {
3388                 low_kmem_size = 0;
3389                 total_size = 0;
3390                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3391                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3392                         if (populated_zone(z)) {
3393                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3394                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3395                                 total_size += z->present_pages;
3396                         }
3397                 }
3398                 if (low_kmem_size &&
3399                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3400                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3401                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3402         }
3403         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3404 }
3405
3406 static void set_zonelist_order(void)
3407 {
3408         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3409                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3410         else
3411                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3412 }
3413
3414 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3415 {
3416         int j, node, load;
3417         enum zone_type i;
3418         nodemask_t used_mask;
3419         int local_node, prev_node;
3420         struct zonelist *zonelist;
3421         int order = current_zonelist_order;
3422
3423         /* initialize zonelists */
3424         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3425                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3426                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3427                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3428         }
3429
3430         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3431         local_node = pgdat->node_id;
3432         load = nr_online_nodes;
3433         prev_node = local_node;
3434         nodes_clear(used_mask);
3435
3436         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3437         j = 0;
3438
3439         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3440                 /*
3441                  * We don't want to pressure a particular node.
3442                  * So adding penalty to the first node in same
3443                  * distance group to make it round-robin.
3444                  */
3445                 if (node_distance(local_node, node) !=
3446                     node_distance(local_node, prev_node))
3447                         node_load[node] = load;
3448
3449                 prev_node = node;
3450                 load--;
3451                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3452                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3453                 else
3454                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3455         }
3456
3457         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3458                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3459                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3460         }
3461
3462         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3463 }
3464
3465 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3466 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3467 {
3468         struct zonelist *zonelist;
3469         struct zonelist_cache *zlc;
3470         struct zoneref *z;
3471
3472         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3473         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3474         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3475         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3476                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3477 }
3478
3479 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3480 /*
3481  * Return node id of node used for "local" allocations.
3482  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3483  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3484  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3485  */
3486 int local_memory_node(int node)
3487 {
3488         struct zone *zone;
3489
3490         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3491                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3492                                    NULL,
3493                                    &zone);
3494         return zone->node;
3495 }
3496 #endif
3497
3498 #else   /* CONFIG_NUMA */
3499
3500 static void set_zonelist_order(void)
3501 {
3502         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3503 }
3504
3505 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3506 {
3507         int node, local_node;
3508         enum zone_type j;
3509         struct zonelist *zonelist;
3510
3511         local_node = pgdat->node_id;
3512
3513         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3514         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3515
3516         /*
3517          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3518          * of all the other nodes.
3519          * We don't want to pressure a particular node, so when
3520          * building the zones for node N, we make sure that the
3521          * zones coming right after the local ones are those from
3522          * node N+1 (modulo N)
3523          */
3524         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3525                 if (!node_online(node))
3526                         continue;
3527                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3528                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3529         }
3530         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3531                 if (!node_online(node))
3532                         continue;
3533                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3534                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3535         }
3536
3537         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3538         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3539 }
3540
3541 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3542 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3543 {
3544         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3545 }
3546
3547 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3548
3549 /*
3550  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3551  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3552  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3553  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3554  * with interrupts disabled.
3555  *
3556  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3557  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3558  * hotplugged processors.
3559  *
3560  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3561  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3562  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3563  */
3564 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3565 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3566 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3567
3568 /*
3569  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3570  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3571  */
3572 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3573
3574 /* return values int ....just for stop_machine() */
3575 static int __build_all_zonelists(void *data)
3576 {
3577         int nid;
3578         int cpu;
3579         pg_data_t *self = data;
3580
3581 #ifdef CONFIG_NUMA
3582         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3583 #endif
3584
3585         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3586                 build_zonelists(self);
3587                 build_zonelist_cache(self);
3588         }
3589
3590         for_each_online_node(nid) {
3591                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3592
3593                 build_zonelists(pgdat);
3594                 build_zonelist_cache(pgdat);
3595         }
3596
3597         /*
3598          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3599          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3600          * each zone will be allocated later when the per cpu
3601          * allocator is available.
3602          *
3603          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3604          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3605          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3606          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3607          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3608          * (a chicken-egg dilemma).
3609          */
3610         for_each_possible_cpu(cpu) {
3611                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3612
3613 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3614                 /*
3615                  * We now know the "local memory node" for each node--
3616                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3617                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3618                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3619                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3620                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3621                  */
3622                 if (cpu_online(cpu))
3623                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3624 #endif
3625         }
3626
3627         return 0;
3628 }
3629
3630 /*
3631  * Called with zonelists_mutex held always
3632  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3633  */
3634 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3635 {
3636         set_zonelist_order();
3637
3638         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3639                 __build_all_zonelists(NULL);
3640                 mminit_verify_zonelist();
3641                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3642         } else {
3643                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3644                    of zonelist */
3645 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3646                 if (zone)
3647                         setup_zone_pageset(zone);
3648 #endif
3649                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3650                 /* cpuset refresh routine should be here */
3651         }
3652         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3653         /*
3654          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3655          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3656          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3657          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3658          * disabled and enable it later
3659          */
3660         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3661                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3662         else
3663                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3664
3665         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3666                 "Total pages: %ld\n",
3667                         nr_online_nodes,
3668                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3669                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3670                         vm_total_pages);
3671 #ifdef CONFIG_NUMA
3672         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3673 #endif
3674 }
3675
3676 /*
3677  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3678  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3679  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3680  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3681  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3682  * conservative, even though it seems large.
3683  *
3684  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3685  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3686  */
3687 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3688
3689 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3690 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3691 {
3692         unsigned long size = 1;
3693
3694         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3695
3696         while (size < pages)
3697                 size <<= 1;
3698
3699         /*
3700          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3701          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3702          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3703          */
3704         size = min(size, 4096UL);
3705
3706         return max(size, 4UL);
3707 }
3708 #else
3709 /*
3710  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3711  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3712  *
3713  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3714  *
3715  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3716  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3717  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3718  *
3719  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3720  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3721  *
3722  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3723  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3724  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3725  */
3726 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3727 {
3728         return 4096UL;
3729 }
3730 #endif
3731
3732 /*
3733  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3734  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3735  * hash function before the remainder is taken.
3736  */
3737 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3738 {
3739         return ffz(~size);
3740 }
3741
3742 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3743
3744 /*
3745  * Check if a pageblock contains reserved pages
3746  */
3747 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3748 {
3749         unsigned long pfn;
3750
3751         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3752                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3753                         return 1;
3754         }
3755         return 0;
3756 }
3757
3758 /*
3759  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3760  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3761  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3762  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3763  * blocks as reclaim kicks in
3764  */
3765 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3766 {
3767         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3768         struct page *page;
3769         unsigned long block_migratetype;
3770         int reserve;
3771
3772         /*
3773          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3774          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3775          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3776          * the block.
3777          */
3778         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3779         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3780         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3781         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3782                                                         pageblock_order;
3783
3784         /*
3785          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3786          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3787          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3788          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3789          * future allocation of hugepages at runtime.
3790          */
3791         reserve = min(2, reserve);
3792
3793         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3794                 if (!pfn_valid(pfn))
3795                         continue;
3796                 page = pfn_to_page(pfn);
3797
3798                 /* Watch out for overlapping nodes */
3799                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3800                         continue;
3801
3802                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3803
3804                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3805                 if (reserve > 0) {
3806                         /*
3807                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3808                          * them.
3809                          */
3810                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3811                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3812                                 continue;
3813
3814                         /* If this block is reserved, account for it */
3815                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3816                                 reserve--;
3817                                 continue;
3818                         }
3819
3820                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3821                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3822                                 set_pageblock_migratetype(page,
3823                                                         MIGRATE_RESERVE);
3824                                 move_freepages_block(zone, page,
3825                                                         MIGRATE_RESERVE);
3826                                 reserve--;
3827                                 continue;
3828                         }
3829                 }
3830
3831                 /*
3832                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3833                  * take it back
3834                  */
3835                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3836                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3837                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3838                 }
3839         }
3840 }
3841
3842 /*
3843  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3844  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3845  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3846  */
3847 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3848                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3849 {
3850         struct page *page;
3851         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3852         unsigned long pfn;
3853         struct zone *z;
3854
3855         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3856                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3857
3858         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3859         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3860                 /*
3861                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3862                  * handed to this function.  They do not
3863                  * exist on hotplugged memory.
3864                  */
3865                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3866                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3867                                 continue;
3868                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3869                                 continue;
3870                 }
3871                 page = pfn_to_page(pfn);
3872                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3873                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3874                 init_page_count(page);
3875                 reset_page_mapcount(page);
3876                 SetPageReserved(page);
3877                 /*
3878                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3879                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3880                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3881                  * the address space during boot when many long-lived
3882                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3883                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3884                  * setup_zone_migrate_reserve()
3885                  *
3886                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3887                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3888                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3889                  * pfn out of zone.
3890                  */
3891                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3892                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3893                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3894                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3895
3896                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3897 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3898                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3899                 if (!is_highmem_idx(zone))
3900                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3901 #endif
3902         }
3903 }
3904
3905 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3906 {
3907         int order, t;
3908         for_each_migratetype_order(order, t) {
3909                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3910                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3911         }
3912 }
3913
3914 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3915 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3916         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3917 #endif
3918
3919 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3920 {
3921 #ifdef CONFIG_MMU
3922         int batch;
3923
3924         /*
3925          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3926          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3927          *
3928          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3929          */
3930         batch = zone->present_pages / 1024;
3931         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3932                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3933         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3934         if (batch < 1)
3935                 batch = 1;
3936
3937         /*
3938          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3939          * of 2 value was found to be more likely to have
3940          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3941          *
3942          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3943          * batches of pages, one task can end up with a lot
3944          * of pages of one half of the possible page colors
3945          * and the other with pages of the other colors.
3946          */
3947         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3948
3949         return batch;
3950
3951 #else
3952         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3953          * conditions.
3954          *
3955          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3956          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3957          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3958          *
3959          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3960          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3961          * can be a significant delay between the individual batches being
3962          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3963          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3964          */
3965         return 0;
3966 #endif
3967 }
3968
3969 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3970 {
3971         struct per_cpu_pages *pcp;
3972         int migratetype;
3973
3974         memset(p, 0, sizeof(*p));
3975
3976         pcp = &p->pcp;
3977         pcp->count = 0;
3978         pcp->high = 6 * batch;
3979         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3980         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3981                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3982 }
3983
3984 /*
3985  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3986  * to the value high for the pageset p.
3987  */
3988
3989 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3990                                 unsigned long high)
3991 {
3992         struct per_cpu_pages *pcp;
3993
3994         pcp = &p->pcp;
3995         pcp->high = high;
3996         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3997         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3998                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3999 }
4000
4001 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4002 {
4003         int cpu;
4004
4005         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4006
4007         for_each_possible_cpu(cpu) {
4008                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4009
4010                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4011
4012                 if (percpu_pagelist_fraction)
4013                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4014                                 (zone->present_pages /
4015                                         percpu_pagelist_fraction));
4016         }
4017 }
4018
4019 /*
4020  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4021  * Before this call only boot pagesets were available.
4022  */
4023 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4024 {
4025         struct zone *zone;
4026
4027         for_each_populated_zone(zone)
4028                 setup_zone_pageset(zone);
4029 }
4030
4031 static noinline __init_refok
4032 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4033 {
4034         int i;
4035         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4036         size_t alloc_size;
4037
4038         /*
4039          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4040          * per zone.
4041          */
4042         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4043                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4044         zone->wait_table_bits =
4045                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4046         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4047                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4048
4049         if (!slab_is_available()) {
4050                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4051                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4052         } else {
4053                 /*
4054                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4055                  * via memory hot-add.
4056                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4057                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4058                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4059                  * node itself as well.
4060                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4061                  * necessary.
4062                  */
4063                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4064         }
4065         if (!zone->wait_table)
4066                 return -ENOMEM;
4067
4068         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4069                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4070
4071         return 0;
4072 }
4073
4074 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4075 {
4076         /*
4077          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4078          * relies on the ability of the linker to provide the
4079          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4080          */
4081         zone->pageset = &boot_pageset;
4082
4083         if (zone->present_pages)
4084                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4085                         zone->name, zone->present_pages,
4086                                          zone_batchsize(zone));
4087 }
4088
4089 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4090                                         unsigned long zone_start_pfn,
4091                                         unsigned long size,
4092                                         enum memmap_context context)
4093 {
4094         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4095         int ret;
4096         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4097         if (ret)
4098                 return ret;
4099         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4100
4101         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4102
4103         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4104                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4105                         pgdat->node_id,
4106                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4107                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4108
4109         zone_init_free_lists(zone);
4110
4111         return 0;
4112 }
4113
4114 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4115 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4116 /*
4117  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4118  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4119  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4120  * alternative
4121  */
4122 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4123 {
4124         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4125         int i, nid;
4126
4127         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4128                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4129                         return nid;
4130         /* This is a memory hole */
4131         return -1;
4132 }
4133 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4134
4135 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4136 {
4137         int nid;
4138
4139         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4140         if (nid >= 0)
4141                 return nid;
4142         /* just returns 0 */
4143         return 0;
4144 }
4145
4146 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4147 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4148 {
4149         int nid;
4150
4151         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4152         if (nid >= 0 && nid != node)
4153                 return false;
4154         return true;
4155 }
4156 #endif
4157
4158 /**
4159  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4160  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4161  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4162  *
4163  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4164  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4165  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4166  */
4167 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4168 {
4169         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4170         int i, this_nid;
4171
4172         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4173                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4174                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4175
4176                 if (start_pfn < end_pfn)
4177                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4178                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4179                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4180         }
4181 }
4182
4183 /**
4184  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4185  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4186  *
4187  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4188  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4189  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4190  */
4191 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4192 {
4193         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4194         int i, this_nid;
4195
4196         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4197                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4198 }
4199
4200 /**
4201  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4202  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4203  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4204  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4205  *
4206  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4207  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4208  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4209  * PFNs will be 0.
4210  */
4211 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4212                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4213 {
4214         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4215         int i;
4216
4217         *start_pfn = -1UL;
4218         *end_pfn = 0;
4219
4220         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4221                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4222                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4223         }
4224
4225         if (*start_pfn == -1UL)
4226                 *start_pfn = 0;
4227 }
4228
4229 /*
4230  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4231  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4232  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4233  */
4234 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4235 {
4236         int zone_index;
4237         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4238                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4239                         continue;
4240
4241                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4242                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4243                         break;
4244         }
4245
4246         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4247         movable_zone = zone_index;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4252  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4253  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4254  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4255  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4256  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4257  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4258  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4259  */
4260 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4261                                         unsigned long zone_type,
4262                                         unsigned long node_start_pfn,
4263                                         unsigned long node_end_pfn,
4264                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4265                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4266 {
4267         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4268         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4269                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4270                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4271                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4272                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4273                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4274
4275                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4276                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4277                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4278                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4279
4280                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4281                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4282                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4283         }
4284 }
4285
4286 /*
4287  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4288  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4289  */
4290 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4291                                         unsigned long zone_type,
4292                                         unsigned long *ignored)
4293 {
4294         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4295         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4296
4297         /* Get the start and end of the node and zone */
4298         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4299         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4300         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4301         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4302                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4303                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4304
4305         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4306         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4307                 return 0;
4308
4309         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4310         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4311         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4312
4313         /* Return the spanned pages */
4314         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4315 }
4316
4317 /*
4318  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4319  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4320  */
4321 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4322                                 unsigned long range_start_pfn,
4323                                 unsigned long range_end_pfn)
4324 {
4325         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4326         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4327         int i;
4328
4329         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4330                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4331                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4332                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4333         }
4334         return nr_absent;
4335 }
4336
4337 /**
4338  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4339  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4340  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4341  *
4342  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4343  */
4344 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4345                                                         unsigned long end_pfn)
4346 {
4347         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4348 }
4349
4350 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4351 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4352                                         unsigned long zone_type,
4353                                         unsigned long *ignored)
4354 {
4355         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4356         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4357         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4358         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4359
4360         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4361         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4362         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4363
4364         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4365                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4366                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4367         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4368 }
4369
4370 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4371 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4372                                         unsigned long zone_type,
4373                                         unsigned long *zones_size)
4374 {
4375         return zones_size[zone_type];
4376 }
4377
4378 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4379                                                 unsigned long zone_type,
4380                                                 unsigned long *zholes_size)
4381 {
4382         if (!zholes_size)
4383                 return 0;
4384
4385         return zholes_size[zone_type];
4386 }
4387
4388 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4389
4390 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4391                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4392 {
4393         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4394         enum zone_type i;
4395
4396         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4397                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4398                                                                 zones_size);
4399         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4400
4401         realtotalpages = totalpages;
4402         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4403                 realtotalpages -=
4404                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4405                                                                 zholes_size);
4406         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4407         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4408                                                         realtotalpages);
4409 }
4410
4411 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4412 /*
4413  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4414  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4415  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4416  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4417  * bytes.
4418  */
4419 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4420 {
4421         unsigned long usemapsize;
4422
4423         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4424         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4425         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4426         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4427
4428         return usemapsize / 8;
4429 }
4430
4431 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4432                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4433 {
4434         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4435         zone->pageblock_flags = NULL;
4436         if (usemapsize)
4437                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4438                                                                    usemapsize);
4439 }
4440 #else
4441 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4442                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4443 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4444
4445 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4446
4447 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4448 void __init set_pageblock_order(void)
4449 {
4450         unsigned int order;
4451
4452         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4453         if (pageblock_order)
4454                 return;
4455
4456         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4457                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4458         else
4459                 order = MAX_ORDER - 1;
4460
4461         /*
4462          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4463          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4464          * powerpc.
4465          */
4466         pageblock_order = order;
4467 }
4468 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4469
4470 /*
4471  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4472  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4473  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4474  * the kernel config
4475  */
4476 void __init set_pageblock_order(void)
4477 {
4478 }
4479
4480 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4481
4482 /*
4483  * Set up the zone data structures:
4484  *   - mark all pages reserved
4485  *   - mark all memory queues empty
4486  *   - clear the memory bitmaps
4487  *
4488  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4489  */
4490 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4491                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4492 {
4493         enum zone_type j;
4494         int nid = pgdat->node_id;
4495         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4496         int ret;
4497
4498         pgdat_resize_init(pgdat);
4499         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4500         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4501         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4502
4503         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4504                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4505                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4506
4507                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4508                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4509                                                                 zholes_size);
4510
4511                 /*
4512                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4513                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4514                  * and per-cpu initialisations
4515                  */
4516                 memmap_pages =
4517                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4518                 if (realsize >= memmap_pages) {
4519                         realsize -= memmap_pages;
4520                         if (memmap_pages)
4521                                 printk(KERN_DEBUG
4522                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4523                                        zone_names[j], memmap_pages);
4524                 } else
4525                         printk(KERN_WARNING
4526                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4527                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4528
4529                 /* Account for reserved pages */
4530                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4531                         realsize -= dma_reserve;
4532                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4533                                         zone_names[0], dma_reserve);
4534                 }
4535
4536                 if (!is_highmem_idx(j))
4537                         nr_kernel_pages += realsize;
4538                 nr_all_pages += realsize;
4539
4540                 zone->spanned_pages = size;
4541                 zone->present_pages = realsize;
4542 #ifdef CONFIG_NUMA
4543                 zone->node = nid;
4544                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4545                                                 / 100;
4546                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4547 #endif
4548                 zone->name = zone_names[j];
4549                 spin_lock_init(&zone->lock);
4550                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4551                 zone_seqlock_init(zone);
4552                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4553
4554                 zone_pcp_init(zone);
4555                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4556                 if (!size)
4557                         continue;
4558
4559                 set_pageblock_order();
4560                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4561                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4562                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4563                 BUG_ON(ret);
4564                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4565                 zone_start_pfn += size;
4566         }
4567 }
4568
4569 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4570 {
4571         /* Skip empty nodes */
4572         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4573                 return;
4574
4575 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4576         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4577         if (!pgdat->node_mem_map) {
4578                 unsigned long size, start, end;
4579                 struct page *map;
4580
4581                 /*
4582                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4583                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4584                  * for the buddy allocator to function correctly.
4585                  */
4586                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4587                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4588                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4589                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4590                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4591                 if (!map)
4592                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4593                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4594         }
4595 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4596         /*
4597          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4598          */
4599         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4600                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4601 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4602                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4603                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4604 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4605         }
4606 #endif
4607 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4608 }
4609
4610 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4611                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4612 {
4613         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4614
4615         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4616         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4617
4618         pgdat->node_id = nid;
4619         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4620         init_zone_allows_reclaim(nid);
4621         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4622
4623         alloc_node_mem_map(pgdat);
4624 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4625         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4626                 nid, (unsigned long)pgdat,
4627                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4628 #endif
4629
4630         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4631 }
4632
4633 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4634
4635 #if MAX_NUMNODES > 1
4636 /*
4637  * Figure out the number of possible node ids.
4638  */
4639 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4640 {
4641         unsigned int node;
4642         unsigned int highest = 0;
4643
4644         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4645                 highest = node;
4646         nr_node_ids = highest + 1;
4647 }
4648 #else
4649 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4650 {
4651 }
4652 #endif
4653
4654 /**
4655  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4656  *
4657  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4658  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4659  * all the nodes.
4660  *
4661  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4662  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4663  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4664  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4665  *
4666  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4667  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4668  * populated node map.
4669  *
4670  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4671  * requirement (single node).
4672  */
4673 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4674 {
4675         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4676         unsigned long start, end, mask;
4677         int last_nid = -1;
4678         int i, nid;
4679
4680         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4681                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4682                         last_nid = nid;
4683                         last_end = end;
4684                         continue;
4685                 }
4686
4687                 /*
4688                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4689                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4690                  * too coarse to separate the current node from the last.
4691                  */
4692                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4693                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4694                         mask <<= 1;
4695
4696                 /* accumulate all internode masks */
4697                 accl_mask |= mask;
4698         }
4699
4700         /* convert mask to number of pages */
4701         return ~accl_mask + 1;
4702 }
4703
4704 /* Find the lowest pfn for a node */
4705 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4706 {
4707         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4708         unsigned long start_pfn;
4709         int i;
4710
4711         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4712                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4713
4714         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4715                 printk(KERN_WARNING
4716                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4717                 return 0;
4718         }
4719
4720         return min_pfn;
4721 }
4722
4723 /**
4724  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4725  *
4726  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4727  * add_active_range().
4728  */
4729 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4730 {
4731         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4732 }
4733
4734 /*
4735  * early_calculate_totalpages()
4736  * Sum pages in active regions for movable zone.
4737  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4738  */
4739 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4740 {
4741         unsigned long totalpages = 0;
4742         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4743         int i, nid;
4744
4745         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4746                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4747
4748                 totalpages += pages;
4749                 if (pages)
4750                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4751         }
4752         return totalpages;
4753 }
4754
4755 /*
4756  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4757  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4758  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4759  * others
4760  */
4761 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4762 {
4763         int i, nid;
4764         unsigned long usable_startpfn;
4765         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4766         /* save the state before borrow the nodemask */
4767         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4768         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4769         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4770
4771         /*
4772          * If movablecore was specified, calculate what size of
4773          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4774          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4775          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4776          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4777          * what movablecore would have allowed.
4778          */
4779         if (required_movablecore) {
4780                 unsigned long corepages;
4781
4782                 /*
4783                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4784                  * was requested by the user
4785                  */
4786                 required_movablecore =
4787                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4788                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4789
4790                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4791         }
4792
4793         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4794         if (!required_kernelcore)
4795                 goto out;
4796
4797         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4798         find_usable_zone_for_movable();
4799         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4800
4801 restart:
4802         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4803         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4804         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4805                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4806
4807                 /*
4808                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4809                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4810                  * amount of memory for the kernel
4811                  */
4812                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4813                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4814
4815                 /*
4816                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4817                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4818                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4819                  */
4820                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4821
4822                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4823                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4824                         unsigned long size_pages;
4825
4826                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4827                         if (start_pfn >= end_pfn)
4828                                 continue;
4829
4830                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4831                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4832                                 unsigned long kernel_pages;
4833                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4834                                                                 - start_pfn;
4835
4836                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4837                                                         kernelcore_remaining);
4838                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4839                                                         required_kernelcore);
4840
4841                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4842                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4843
4844                                         /*
4845                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4846                                          * that if we have to rebalance
4847                                          * kernelcore across nodes, we will
4848                                          * not double account here
4849                                          */
4850                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4851                                         continue;
4852                                 }
4853                                 start_pfn = usable_startpfn;
4854                         }
4855
4856                         /*
4857                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4858                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4859                          * number of pages used as kernelcore
4860                          */
4861                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4862                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4863                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4864                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4865
4866                         /*
4867                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4868                          * break if the kernelcore for this node has been
4869                          * satisified
4870                          */
4871                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4872                                                                 size_pages);
4873                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4874                         if (!kernelcore_remaining)
4875                                 break;
4876                 }
4877         }
4878
4879         /*
4880          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4881          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4882          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4883          * satisified
4884          */
4885         usable_nodes--;
4886         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4887                 goto restart;
4888
4889         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4890         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4891                 zone_movable_pfn[nid] =
4892                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4893
4894 out:
4895         /* restore the node_state */
4896         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4897 }
4898
4899 /* Any regular or high memory on that node ? */
4900 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4901 {
4902         enum zone_type zone_type;
4903
4904         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4905                 return;
4906
4907         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4908                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4909                 if (zone->present_pages) {
4910                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4911                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4912                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4913                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4914                         break;
4915                 }
4916         }
4917 }
4918
4919 /**
4920  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4921  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4922  *
4923  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4924  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4925  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4926  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4927  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4928  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4929  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4930  * at arch_max_dma_pfn.
4931  */
4932 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4933 {
4934         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4935         int i, nid;
4936
4937         /* Record where the zone boundaries are */
4938         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4939                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4940         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4941                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4942         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4943         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4944         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4945                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4946                         continue;
4947                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4948                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4949                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4950                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4951         }
4952         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4953         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4954
4955         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4956         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4957         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4958
4959         /* Print out the zone ranges */
4960         printk("Zone ranges:\n");
4961         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4962                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4963                         continue;
4964                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4965                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4966                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4967                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4968                 else
4969                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4970                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4971                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4972                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4973         }
4974
4975         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4976         printk("Movable zone start for each node\n");
4977         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4978                 if (zone_movable_pfn[i])
4979                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4980                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4981         }
4982
4983         /* Print out the early node map */
4984         printk("Early memory node ranges\n");
4985         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4986                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4987                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4988
4989         /* Initialise every node */
4990         mminit_verify_pageflags_layout();
4991         setup_nr_node_ids();
4992         for_each_online_node(nid) {
4993                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4994                 free_area_init_node(nid, NULL,
4995                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4996
4997                 /* Any memory on that node */
4998                 if (pgdat->node_present_pages)
4999                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5000                 check_for_memory(pgdat, nid);
5001         }
5002 }
5003
5004 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5005 {
5006         unsigned long long coremem;
5007         if (!p)
5008                 return -EINVAL;
5009
5010         coremem = memparse(p, &p);
5011         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5012
5013         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5014         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5015
5016         return 0;
5017 }
5018
5019 /*
5020  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5021  * cannot be reclaimed or migrated.
5022  */
5023 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5024 {
5025         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5026 }
5027
5028 /*
5029  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5030  * can be reclaimed or migrated.
5031  */
5032 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5033 {
5034         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5035 }
5036
5037 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5038 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5039
5040 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5041
5042 /**
5043  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5044  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5045  *
5046  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5047  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5048  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5049  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5050  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5051  * smaller per-cpu batchsize.
5052  */
5053 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5054 {
5055         dma_reserve = new_dma_reserve;
5056 }
5057
5058 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5059 {
5060         free_area_init_node(0, zones_size,
5061                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5062 }
5063
5064 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5065                                  unsigned long action, void *hcpu)
5066 {
5067         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5068
5069         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5070                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5071                 drain_pages(cpu);
5072
5073                 /*
5074                  * Spill the event counters of the dead processor
5075                  * into the current processors event counters.
5076                  * This artificially elevates the count of the current
5077                  * processor.
5078                  */
5079                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5080
5081                 /*
5082                  * Zero the differential counters of the dead processor
5083                  * so that the vm statistics are consistent.
5084                  *
5085                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5086                  * race with what we are doing.
5087                  */
5088                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5089         }
5090         return NOTIFY_OK;
5091 }
5092
5093 void __init page_alloc_init(void)
5094 {
5095         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5096 }
5097
5098 /*
5099  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5100  *      or min_free_kbytes changes.
5101  */
5102 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5103 {
5104         struct pglist_data *pgdat;
5105         unsigned long reserve_pages = 0;
5106         enum zone_type i, j;
5107
5108         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5109                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5110                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5111                         unsigned long max = 0;
5112
5113                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5114                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5115                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5116                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5117                         }
5118
5119                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5120                         max += high_wmark_pages(zone);
5121
5122                         if (max > zone->present_pages)
5123                                 max = zone->present_pages;
5124                         reserve_pages += max;
5125                         /*
5126                          * Lowmem reserves are not available to
5127                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5128                          * kswapd tries to balance zones to their high
5129                          * watermark.  As a result, neither should be
5130                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5131                          * situation where reclaim has to clean pages
5132                          * in order to balance the zones.
5133                          */
5134                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5135                 }
5136         }
5137         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5138         totalreserve_pages = reserve_pages;
5139 }
5140
5141 /*
5142  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5143  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5144  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5145  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5146  */
5147 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5148 {
5149         struct pglist_data *pgdat;
5150         enum zone_type j, idx;
5151
5152         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5153                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5154                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5155                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5156
5157                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5158
5159                         idx = j;
5160                         while (idx) {
5161                                 struct zone *lower_zone;
5162
5163                                 idx--;
5164
5165                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5166                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5167
5168                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5169                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5170                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5171                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5172                         }
5173                 }
5174         }
5175
5176         /* update totalreserve_pages */
5177         calculate_totalreserve_pages();
5178 }
5179
5180 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5181 {
5182         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5183         unsigned long lowmem_pages = 0;
5184         struct zone *zone;
5185         unsigned long flags;
5186
5187         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5188         for_each_zone(zone) {
5189                 if (!is_highmem(zone))
5190                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5191         }
5192
5193         for_each_zone(zone) {
5194                 u64 tmp;
5195
5196                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5197                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5198                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5199                 if (is_highmem(zone)) {
5200                         /*
5201                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5202                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5203                          * value here.
5204                          *
5205                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5206                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5207                          * not be capped for highmem.
5208                          */
5209                         int min_pages;
5210
5211                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5212                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5213                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5214                         if (min_pages > 128)
5215                                 min_pages = 128;
5216                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5217                 } else {
5218                         /*
5219                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5220                          * proportionate to the zone's size.
5221                          */
5222                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5223                 }
5224
5225                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5226                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5227
5228                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5229                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5230         }
5231
5232         /* update totalreserve_pages */
5233         calculate_totalreserve_pages();
5234 }
5235
5236 /**
5237  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5238  * or when memory is hot-{added|removed}
5239  *
5240  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5241  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5242  */
5243 void setup_per_zone_wmarks(void)
5244 {
5245         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5246         __setup_per_zone_wmarks();
5247         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5248 }
5249
5250 /*
5251  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5252  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5253  * to be referenced again before it is swapped out.
5254  *
5255  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5256  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5257  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5258  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5259  *
5260  * total     target    max
5261  * memory    ratio     inactive anon
5262  * -------------------------------------
5263  *   10MB       1         5MB
5264  *  100MB       1        50MB
5265  *    1GB       3       250MB
5266  *   10GB      10       0.9GB
5267  *  100GB      31         3GB
5268  *    1TB     101        10GB
5269  *   10TB     320        32GB
5270  */
5271 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5272 {
5273         unsigned int gb, ratio;
5274
5275         /* Zone size in gigabytes */
5276         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5277         if (gb)
5278                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5279         else
5280                 ratio = 1;
5281
5282         zone->inactive_ratio = ratio;
5283 }
5284
5285 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5286 {
5287         struct zone *zone;
5288
5289         for_each_zone(zone)
5290                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5291 }
5292
5293 /*
5294  * Initialise min_free_kbytes.
5295  *
5296  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5297  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5298  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5299  *
5300  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5301  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5302  *
5303  * which yields
5304  *
5305  * 16MB:        512k
5306  * 32MB:        724k
5307  * 64MB:        1024k
5308  * 128MB:       1448k
5309  * 256MB:       2048k
5310  * 512MB:       2896k
5311  * 1024MB:      4096k
5312  * 2048MB:      5792k
5313  * 4096MB:      8192k
5314  * 8192MB:      11584k
5315  * 16384MB:     16384k
5316  */
5317 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5318 {
5319         unsigned long lowmem_kbytes;
5320
5321         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5322
5323         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5324         if (min_free_kbytes < 128)
5325                 min_free_kbytes = 128;
5326         if (min_free_kbytes > 65536)
5327                 min_free_kbytes = 65536;
5328         setup_per_zone_wmarks();
5329         refresh_zone_stat_thresholds();
5330         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5331         setup_per_zone_inactive_ratio();
5332         return 0;
5333 }
5334 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5335
5336 /*
5337  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5338  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5339  *      changes.
5340  */
5341 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5342         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5343 {
5344         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5345         if (write)
5346                 setup_per_zone_wmarks();
5347         return 0;
5348 }
5349
5350 #ifdef CONFIG_NUMA
5351 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5352         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5353 {
5354         struct zone *zone;
5355         int rc;
5356
5357         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5358         if (rc)
5359                 return rc;
5360
5361         for_each_zone(zone)
5362                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5363                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5364         return 0;
5365 }
5366
5367 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5368         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5369 {
5370         struct zone *zone;
5371         int rc;
5372
5373         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5374         if (rc)
5375                 return rc;
5376
5377         for_each_zone(zone)
5378                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5379                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5380         return 0;
5381 }
5382 #endif
5383
5384 /*
5385  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5386  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5387  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5388  *
5389  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5390  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5391  * if in function of the boot time zone sizes.
5392  */
5393 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5394         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5395 {
5396         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5397         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5398         return 0;
5399 }
5400
5401 /*
5402  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5403  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5404  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5405  */
5406
5407 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5408         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5409 {
5410         struct zone *zone;
5411         unsigned int cpu;
5412         int ret;
5413
5414         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5415         if (!write || (ret < 0))
5416                 return ret;
5417         for_each_populated_zone(zone) {
5418                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5419                         unsigned long  high;
5420                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5421                         setup_pagelist_highmark(
5422                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5423                 }
5424         }
5425         return 0;
5426 }
5427
5428 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5429
5430 #ifdef CONFIG_NUMA
5431 static int __init set_hashdist(char *str)
5432 {
5433         if (!str)
5434                 return 0;
5435         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5436         return 1;
5437 }
5438 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5439 #endif
5440
5441 /*
5442  * allocate a large system hash table from bootmem
5443  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5444  *   quantity of entries
5445  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5446  */
5447 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5448                                      unsigned long bucketsize,
5449                                      unsigned long numentries,
5450                                      int scale,
5451                                      int flags,
5452                                      unsigned int *_hash_shift,
5453                                      unsigned int *_hash_mask,
5454                                      unsigned long low_limit,
5455                                      unsigned long high_limit)
5456 {
5457         unsigned long long max = high_limit;
5458         unsigned long log2qty, size;
5459         void *table = NULL;
5460
5461         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5462         if (!numentries) {
5463                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5464                 numentries = nr_kernel_pages;
5465                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5466                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5467                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5468
5469                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5470                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5471                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5472                 else
5473                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5474
5475                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5476                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5477                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5478                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5479                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5480                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5481                                 BUG_ON(!numentries);
5482                         }
5483                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5484                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5485         }
5486         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5487
5488         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5489         if (max == 0) {
5490                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5491                 do_div(max, bucketsize);
5492         }
5493         max = min(max, 0x80000000ULL);
5494
5495         if (numentries < low_limit)
5496                 numentries = low_limit;
5497         if (numentries > max)
5498                 numentries = max;
5499
5500         log2qty = ilog2(numentries);
5501
5502         do {
5503                 size = bucketsize << log2qty;
5504                 if (flags & HASH_EARLY)
5505                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5506                 else if (hashdist)
5507                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5508                 else {
5509                         /*
5510                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5511                          * some pages at the end of hash table which
5512                          * alloc_pages_exact() automatically does
5513                          */
5514                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5515                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5516                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5517                         }
5518                 }
5519         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5520
5521         if (!table)
5522                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5523
5524         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5525                tablename,
5526                (1UL << log2qty),
5527                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5528                size);
5529
5530         if (_hash_shift)
5531                 *_hash_shift = log2qty;
5532         if (_hash_mask)
5533                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5534
5535         return table;
5536 }
5537
5538 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5539 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5540                                                         unsigned long pfn)
5541 {
5542 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5543         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5544 #else
5545         return zone->pageblock_flags;
5546 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5547 }
5548
5549 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5550 {
5551 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5552         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5553         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5554 #else
5555         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5556         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5557 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5558 }
5559
5560 /**
5561  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5562  * @page: The page within the block of interest
5563  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5564  * @end_bitidx: The last bit of interest
5565  * returns pageblock_bits flags
5566  */
5567 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5568                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5569 {
5570         struct zone *zone;
5571         unsigned long *bitmap;
5572         unsigned long pfn, bitidx;
5573         unsigned long flags = 0;
5574         unsigned long value = 1;
5575
5576         zone = page_zone(page);
5577         pfn = page_to_pfn(page);
5578         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5579         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5580
5581         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5582                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5583                         flags |= value;
5584
5585         return flags;
5586 }
5587
5588 /**
5589  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5590  * @page: The page within the block of interest
5591  * @start_bitidx: The first bit of interest
5592  * @end_bitidx: The last bit of interest
5593  * @flags: The flags to set
5594  */
5595 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5596                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5597 {
5598         struct zone *zone;
5599         unsigned long *bitmap;
5600         unsigned long pfn, bitidx;
5601         unsigned long value = 1;
5602
5603         zone = page_zone(page);
5604         pfn = page_to_pfn(page);
5605         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5606         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5607         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5608         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5609
5610         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5611                 if (flags & value)
5612                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5613                 else
5614                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5615 }
5616
5617 /*
5618  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5619  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5620  *
5621  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5622  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5623  * expect this function should be exact.
5624  */
5625 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5626                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5627 {
5628         unsigned long pfn, iter, found;
5629         int mt;
5630
5631         /*
5632          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5633          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5634          */
5635         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5636                 return false;
5637         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5638         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5639                 return false;
5640
5641         pfn = page_to_pfn(page);
5642         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5643                 unsigned long check = pfn + iter;
5644
5645                 if (!pfn_valid_within(check))
5646                         continue;
5647
5648                 page = pfn_to_page(check);
5649                 /*
5650                  * We can't use page_count without pin a page
5651                  * because another CPU can free compound page.
5652                  * This check already skips compound tails of THP
5653                  * because their page->_count is zero at all time.
5654                  */
5655                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5656                         if (PageBuddy(page))
5657                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5658                         continue;
5659                 }
5660
5661                 /*
5662                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5663                  * page_count() is not 0.
5664                  */
5665                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5666                         continue;
5667
5668                 if (!PageLRU(page))
5669                         found++;
5670                 /*
5671                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5672                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5673                  * and it still to be fixed.
5674                  */
5675                 /*
5676                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5677                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5678                  *
5679                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5680                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5681                  * page at boot.
5682                  */
5683                 if (found > count)
5684                         return true;
5685         }
5686         return false;
5687 }
5688
5689 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5690 {
5691         struct zone *zone;
5692         unsigned long pfn;
5693
5694         /*
5695          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5696          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5697          * the zone but still within the section.
5698          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5699          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5700          */
5701         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5702                 return false;
5703
5704         zone = page_zone(page);
5705         pfn = page_to_pfn(page);
5706         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5707                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5708                 return false;
5709
5710         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5711 }
5712
5713 #ifdef CONFIG_CMA
5714
5715 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5716 {
5717         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5718                              pageblock_nr_pages) - 1);
5719 }
5720
5721 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5722 {
5723         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5724                                 pageblock_nr_pages));
5725 }
5726
5727 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5728 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5729                                         unsigned long start, unsigned long end)
5730 {
5731         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5732         unsigned long nr_reclaimed;
5733         unsigned long pfn = start;
5734         unsigned int tries = 0;
5735         int ret = 0;
5736
5737         migrate_prep();
5738
5739         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5740                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5741                         ret = -EINTR;
5742                         break;
5743                 }
5744
5745                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5746                         cc->nr_migratepages = 0;
5747                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5748                                                          pfn, end, true);
5749                         if (!pfn) {
5750                                 ret = -EINTR;
5751                                 break;
5752                         }
5753                         tries = 0;
5754                 } else if (++tries == 5) {
5755                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5756                         break;
5757                 }
5758
5759                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5760                                                         &cc->migratepages);
5761                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5762
5763                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5764                                     alloc_migrate_target,
5765                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5766         }
5767
5768         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5769         return ret > 0 ? 0 : ret;
5770 }
5771
5772 /**
5773  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5774  * @start:      start PFN to allocate
5775  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5776  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5777  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5778  *                      in range must have the same migratetype and it must
5779  *                      be either of the two.
5780  *
5781  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5782  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5783  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5784  * pages fall in.
5785  *
5786  * The PFN range must belong to a single zone.
5787  *
5788  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5789  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5790  * need to be freed with free_contig_range().
5791  */
5792 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5793                        unsigned migratetype)
5794 {
5795         unsigned long outer_start, outer_end;
5796         int ret = 0, order;
5797
5798         struct compact_control cc = {
5799                 .nr_migratepages = 0,
5800                 .order = -1,
5801                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5802                 .sync = true,
5803                 .ignore_skip_hint = true,
5804         };
5805         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5806
5807         /*
5808          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5809          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5810          * have different sizes, and due to the way page allocator
5811          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5812          * that page allocator won't try to merge buddies from
5813          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5814          * other migration type.
5815          *
5816          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5817          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5818          * we are interested in).  This will put all the pages in
5819          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5820          *
5821          * When this is done, we take the pages in range from page
5822          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5823          * page allocator will never consider using them.
5824          *
5825          * This lets us mark the pageblocks back as
5826          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5827          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5828          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5829          */
5830
5831         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5832                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5833                                        false);
5834         if (ret)
5835                 return ret;
5836
5837         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5838         if (ret)
5839                 goto done;
5840
5841         /*
5842          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5843          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5844          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5845          * What we are going to do is to allocate all pages from
5846          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5847          *
5848          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5849          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5850          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5851          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5852          * once this is done free the pages we are not interested in.
5853          *
5854          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5855          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5856          */
5857
5858         lru_add_drain_all();
5859         drain_all_pages();
5860
5861         order = 0;
5862         outer_start = start;
5863         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5864                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5865                         ret = -EBUSY;
5866                         goto done;
5867                 }
5868                 outer_start &= ~0UL << order;
5869         }
5870
5871         /* Make sure the range is really isolated. */
5872         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5873                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5874                        outer_start, end);
5875                 ret = -EBUSY;
5876                 goto done;
5877         }
5878
5879
5880         /* Grab isolated pages from freelists. */
5881         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5882         if (!outer_end) {
5883                 ret = -EBUSY;
5884                 goto done;
5885         }
5886
5887         /* Free head and tail (if any) */
5888         if (start != outer_start)
5889                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5890         if (end != outer_end)
5891                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5892
5893 done:
5894         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5895                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5896         return ret;
5897 }
5898
5899 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5900 {
5901         for (; nr_pages--; ++pfn)
5902                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5903 }
5904 #endif
5905
5906 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5907 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5908 {
5909         struct zone *zone = data;
5910         int cpu;
5911         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5912
5913         for_each_possible_cpu(cpu) {
5914                 struct per_cpu_pageset *pset;
5915                 struct per_cpu_pages *pcp;
5916
5917                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5918                 pcp = &pset->pcp;
5919
5920                 local_irq_save(flags);
5921                 if (pcp->count > 0)
5922                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5923                 drain_zonestat(zone, pset);
5924                 setup_pageset(pset, batch);
5925                 local_irq_restore(flags);
5926         }
5927         return 0;
5928 }
5929
5930 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5931 {
5932         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5933 }
5934 #endif
5935
5936 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5937 {
5938         unsigned long flags;
5939         int cpu;
5940         struct per_cpu_pageset *pset;
5941
5942         /* avoid races with drain_pages()  */
5943         local_irq_save(flags);
5944         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5945                 for_each_online_cpu(cpu) {
5946                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5947                         drain_zonestat(zone, pset);
5948                 }
5949                 free_percpu(zone->pageset);
5950                 zone->pageset = &boot_pageset;
5951         }
5952         local_irq_restore(flags);
5953 }
5954
5955 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5956 /*
5957  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5958  */
5959 void
5960 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5961 {
5962         struct page *page;
5963         struct zone *zone;
5964         int order, i;
5965         unsigned long pfn;
5966         unsigned long flags;
5967         /* find the first valid pfn */
5968         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5969                 if (pfn_valid(pfn))
5970                         break;
5971         if (pfn == end_pfn)
5972                 return;
5973         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5974         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5975         pfn = start_pfn;
5976         while (pfn < end_pfn) {
5977                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5978                         pfn++;
5979                         continue;
5980                 }
5981                 page = pfn_to_page(pfn);
5982                 /*
5983                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5984                  * page_count() is not 0.
5985                  */
5986                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
5987                         pfn++;
5988                         SetPageReserved(page);
5989                         continue;
5990                 }
5991
5992                 BUG_ON(page_count(page));
5993                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5994                 order = page_order(page);
5995 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5996                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5997                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5998 #endif
5999                 list_del(&page->lru);
6000                 rmv_page_order(page);
6001                 zone->free_area[order].nr_free--;
6002                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6003                         SetPageReserved((page+i));
6004                 pfn += (1 << order);
6005         }
6006         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6007 }
6008 #endif
6009
6010 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6011 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6012 {
6013         struct zone *zone = page_zone(page);
6014         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6015         unsigned long flags;
6016         int order;
6017
6018         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6019         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6020                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6021
6022                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6023                         break;
6024         }
6025         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6026
6027         return order < MAX_ORDER;
6028 }
6029 #endif
6030
6031 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6032         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6033         {1UL << PG_error,               "error"         },
6034         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6035         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6036         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6037         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6038         {1UL << PG_active,              "active"        },
6039         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6040         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6041         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6042         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6043         {1UL << PG_private,             "private"       },
6044         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6045         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6046 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6047         {1UL << PG_head,                "head"          },
6048         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6049 #else
6050         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6051 #endif
6052         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6053         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6054         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6055         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6056         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6057 #ifdef CONFIG_MMU
6058         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6059 #endif
6060 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6061         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6062 #endif
6063 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6064         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6065 #endif
6066 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6067         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6068 #endif
6069 };
6070
6071 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6072 {
6073         const char *delim = "";
6074         unsigned long mask;
6075         int i;
6076
6077         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6078
6079         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6080
6081         /* remove zone id */
6082         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6083
6084         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6085
6086                 mask = pageflag_names[i].mask;
6087                 if ((flags & mask) != mask)
6088                         continue;
6089
6090                 flags &= ~mask;
6091                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6092                 delim = "|";
6093         }
6094
6095         /* check for left over flags */
6096         if (flags)
6097                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6098
6099         printk(")\n");
6100 }
6101
6102 void dump_page(struct page *page)
6103 {
6104         printk(KERN_ALERT
6105                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6106                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6107                 page->mapping, page->index);
6108         dump_page_flags(page->flags);
6109         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6110 }