mm: set page->pfmemalloc in prep_new_page()
[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_ext.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/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/page_owner.h>
63
64 #include <asm/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
115 /*
116  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
117  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
118  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
119  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
120  */
121 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
122
123 int percpu_pagelist_fraction;
124 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
125
126 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
127 /*
128  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
129  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
130  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
131  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
132  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
133  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
134  */
135
136 static gfp_t saved_gfp_mask;
137
138 void pm_restore_gfp_mask(void)
139 {
140         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
141         if (saved_gfp_mask) {
142                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
143                 saved_gfp_mask = 0;
144         }
145 }
146
147 void pm_restrict_gfp_mask(void)
148 {
149         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
150         WARN_ON(saved_gfp_mask);
151         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
152         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
153 }
154
155 bool pm_suspended_storage(void)
156 {
157         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
158                 return false;
159         return true;
160 }
161 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
162
163 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
164 int pageblock_order __read_mostly;
165 #endif
166
167 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
168
169 /*
170  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
171  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
172  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
173  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
174  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
175  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
176  *
177  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
178  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
179  */
180 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          256,
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
188          32,
189 #endif
190          32,
191 };
192
193 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
194
195 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          "DMA",
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          "DMA32",
201 #endif
202          "Normal",
203 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
204          "HighMem",
205 #endif
206          "Movable",
207 };
208
209 int min_free_kbytes = 1024;
210 int user_min_free_kbytes = -1;
211
212 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
213 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
214 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
215
216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
220 static unsigned long __initdata required_movablecore;
221 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
222
223 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
224 int movable_zone;
225 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
227
228 #if MAX_NUMNODES > 1
229 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
230 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
231 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
232 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
233 #endif
234
235 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
236
237 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
238 {
239         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
240                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
241                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
242
243         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
244                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
245 }
246
247 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
248
249 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
250 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
251 {
252         int ret = 0;
253         unsigned seq;
254         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
255         unsigned long sp, start_pfn;
256
257         do {
258                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
259                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
260                 sp = zone->spanned_pages;
261                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
262                         ret = 1;
263         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
264
265         if (ret)
266                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
267                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
268                         start_pfn, start_pfn + sp);
269
270         return ret;
271 }
272
273 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
276                 return 0;
277         if (zone != page_zone(page))
278                 return 0;
279
280         return 1;
281 }
282 /*
283  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
284  */
285 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
286 {
287         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
288                 return 1;
289         if (!page_is_consistent(zone, page))
290                 return 1;
291
292         return 0;
293 }
294 #else
295 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
296 {
297         return 0;
298 }
299 #endif
300
301 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
302                 unsigned long bad_flags)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
354  * pointing at the head page.
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 set_page_count(p, 0);
377                 p->first_page = page;
378                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
379                 smp_wmb();
380                 __SetPageTail(p);
381         }
382 }
383
384 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
385 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
386 {
387         int i;
388         int nr_pages = 1 << order;
389         int bad = 0;
390
391         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
392                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
393                 bad++;
394         }
395
396         __ClearPageHead(page);
397
398         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
399                 struct page *p = page + i;
400
401                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
402                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
403                         bad++;
404                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
405                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
406                         bad++;
407                 }
408                 __ClearPageTail(p);
409         }
410
411         return bad;
412 }
413
414 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
415                                                         gfp_t gfp_flags)
416 {
417         int i;
418
419         /*
420          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
421          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
422          */
423         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
424         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
425                 clear_highpage(page + i);
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
429 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
430 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
431 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
432
433 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
434 {
435         if (!buf)
436                 return -EINVAL;
437
438         if (strcmp(buf, "on") == 0)
439                 _debug_pagealloc_enabled = true;
440
441         return 0;
442 }
443 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
444
445 static bool need_debug_guardpage(void)
446 {
447         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
448         if (!debug_pagealloc_enabled())
449                 return false;
450
451         return true;
452 }
453
454 static void init_debug_guardpage(void)
455 {
456         if (!debug_pagealloc_enabled())
457                 return;
458
459         _debug_guardpage_enabled = true;
460 }
461
462 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
463         .need = need_debug_guardpage,
464         .init = init_debug_guardpage,
465 };
466
467 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
468 {
469         unsigned long res;
470
471         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
472                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
473                 return 0;
474         }
475         _debug_guardpage_minorder = res;
476         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
477         return 0;
478 }
479 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
480
481 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
482                                 unsigned int order, int migratetype)
483 {
484         struct page_ext *page_ext;
485
486         if (!debug_guardpage_enabled())
487                 return;
488
489         page_ext = lookup_page_ext(page);
490         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
491
492         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
493         set_page_private(page, order);
494         /* Guard pages are not available for any usage */
495         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
496 }
497
498 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
499                                 unsigned int order, int migratetype)
500 {
501         struct page_ext *page_ext;
502
503         if (!debug_guardpage_enabled())
504                 return;
505
506         page_ext = lookup_page_ext(page);
507         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
508
509         set_page_private(page, 0);
510         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
511                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
512 }
513 #else
514 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
515 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
516                                 unsigned int order, int migratetype) {}
517 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
518                                 unsigned int order, int migratetype) {}
519 #endif
520
521 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
522 {
523         set_page_private(page, order);
524         __SetPageBuddy(page);
525 }
526
527 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
528 {
529         __ClearPageBuddy(page);
530         set_page_private(page, 0);
531 }
532
533 /*
534  * This function checks whether a page is free && is the buddy
535  * we can do coalesce a page and its buddy if
536  * (a) the buddy is not in a hole &&
537  * (b) the buddy is in the buddy system &&
538  * (c) a page and its buddy have the same order &&
539  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
540  *
541  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
542  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
543  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
544  * serialized by zone->lock.
545  *
546  * For recording page's order, we use page_private(page).
547  */
548 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
549                                                         unsigned int order)
550 {
551         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
552                 return 0;
553
554         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
555                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
556                         return 0;
557
558                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
559
560                 return 1;
561         }
562
563         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
564                 /*
565                  * zone check is done late to avoid uselessly
566                  * calculating zone/node ids for pages that could
567                  * never merge.
568                  */
569                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
570                         return 0;
571
572                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
573
574                 return 1;
575         }
576         return 0;
577 }
578
579 /*
580  * Freeing function for a buddy system allocator.
581  *
582  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
583  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
584  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
585  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
586  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
587  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
588  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
589  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
590  * parts of the VM system.
591  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
592  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
593  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
594  * field.
595  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
596  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
597  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
598  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
599  * triggers coalescing into a block of larger size.
600  *
601  * -- nyc
602  */
603
604 static inline void __free_one_page(struct page *page,
605                 unsigned long pfn,
606                 struct zone *zone, unsigned int order,
607                 int migratetype)
608 {
609         unsigned long page_idx;
610         unsigned long combined_idx;
611         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
612         struct page *buddy;
613         int max_order = MAX_ORDER;
614
615         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
616
617         if (unlikely(PageCompound(page)))
618                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
619                         return;
620
621         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
622         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
623                 /*
624                  * We restrict max order of merging to prevent merge
625                  * between freepages on isolate pageblock and normal
626                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
627                  * could cause incorrect freepage accounting.
628                  */
629                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
630         } else {
631                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
632         }
633
634         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
635
636         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
637         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
638
639         while (order < max_order - 1) {
640                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
641                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
642                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
643                         break;
644                 /*
645                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
646                  * merge with it and move up one order.
647                  */
648                 if (page_is_guard(buddy)) {
649                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
650                 } else {
651                         list_del(&buddy->lru);
652                         zone->free_area[order].nr_free--;
653                         rmv_page_order(buddy);
654                 }
655                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
656                 page = page + (combined_idx - page_idx);
657                 page_idx = combined_idx;
658                 order++;
659         }
660         set_page_order(page, order);
661
662         /*
663          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
664          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
665          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
666          * that is happening, add the free page to the tail of the list
667          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
668          * as a higher order page
669          */
670         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
671                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
672                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
673                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
674                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
675                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
676                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
677                         list_add_tail(&page->lru,
678                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
679                         goto out;
680                 }
681         }
682
683         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
684 out:
685         zone->free_area[order].nr_free++;
686 }
687
688 static inline int free_pages_check(struct page *page)
689 {
690         const char *bad_reason = NULL;
691         unsigned long bad_flags = 0;
692
693         if (unlikely(page_mapcount(page)))
694                 bad_reason = "nonzero mapcount";
695         if (unlikely(page->mapping != NULL))
696                 bad_reason = "non-NULL mapping";
697         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
698                 bad_reason = "nonzero _count";
699         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
700                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
701                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
702         }
703 #ifdef CONFIG_MEMCG
704         if (unlikely(page->mem_cgroup))
705                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
706 #endif
707         if (unlikely(bad_reason)) {
708                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
709                 return 1;
710         }
711         page_cpupid_reset_last(page);
712         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
713                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
714         return 0;
715 }
716
717 /*
718  * Frees a number of pages from the PCP lists
719  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
720  * count is the number of pages to free.
721  *
722  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
723  * see if this freeing clears that state.
724  *
725  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
726  * pinned" detection logic.
727  */
728 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
729                                         struct per_cpu_pages *pcp)
730 {
731         int migratetype = 0;
732         int batch_free = 0;
733         int to_free = count;
734         unsigned long nr_scanned;
735
736         spin_lock(&zone->lock);
737         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
738         if (nr_scanned)
739                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
740
741         while (to_free) {
742                 struct page *page;
743                 struct list_head *list;
744
745                 /*
746                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
747                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
748                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
749                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
750                  * lists
751                  */
752                 do {
753                         batch_free++;
754                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
755                                 migratetype = 0;
756                         list = &pcp->lists[migratetype];
757                 } while (list_empty(list));
758
759                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
760                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
761                         batch_free = to_free;
762
763                 do {
764                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
765
766                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
767                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
768                         list_del(&page->lru);
769                         mt = get_freepage_migratetype(page);
770                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
771                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
772
773                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
774                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
775                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
776                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
777         }
778         spin_unlock(&zone->lock);
779 }
780
781 static void free_one_page(struct zone *zone,
782                                 struct page *page, unsigned long pfn,
783                                 unsigned int order,
784                                 int migratetype)
785 {
786         unsigned long nr_scanned;
787         spin_lock(&zone->lock);
788         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
789         if (nr_scanned)
790                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
791
792         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
793                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
794                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
795         }
796         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
797         spin_unlock(&zone->lock);
798 }
799
800 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
801 {
802         int i;
803         int bad = 0;
804
805         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
806         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
807
808         trace_mm_page_free(page, order);
809         kmemcheck_free_shadow(page, order);
810
811         if (PageAnon(page))
812                 page->mapping = NULL;
813         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
814                 bad += free_pages_check(page + i);
815         if (bad)
816                 return false;
817
818         reset_page_owner(page, order);
819
820         if (!PageHighMem(page)) {
821                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
822                                            PAGE_SIZE << order);
823                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
824                                            PAGE_SIZE << order);
825         }
826         arch_free_page(page, order);
827         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
828
829         return true;
830 }
831
832 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
833 {
834         unsigned long flags;
835         int migratetype;
836         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
837
838         if (!free_pages_prepare(page, order))
839                 return;
840
841         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
842         local_irq_save(flags);
843         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
844         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
845         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
846         local_irq_restore(flags);
847 }
848
849 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
850 {
851         unsigned int nr_pages = 1 << order;
852         struct page *p = page;
853         unsigned int loop;
854
855         prefetchw(p);
856         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
857                 prefetchw(p + 1);
858                 __ClearPageReserved(p);
859                 set_page_count(p, 0);
860         }
861         __ClearPageReserved(p);
862         set_page_count(p, 0);
863
864         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
865         set_page_refcounted(page);
866         __free_pages(page, order);
867 }
868
869 #ifdef CONFIG_CMA
870 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
871 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
872 {
873         unsigned i = pageblock_nr_pages;
874         struct page *p = page;
875
876         do {
877                 __ClearPageReserved(p);
878                 set_page_count(p, 0);
879         } while (++p, --i);
880
881         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
882
883         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
884                 i = pageblock_nr_pages;
885                 p = page;
886                 do {
887                         set_page_refcounted(p);
888                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
889                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
890                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
891         } else {
892                 set_page_refcounted(page);
893                 __free_pages(page, pageblock_order);
894         }
895
896         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
897 }
898 #endif
899
900 /*
901  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
902  * Please do not alter this order without good reasons and regression
903  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
904  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
905  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
906  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
907  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
908  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
909  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
910  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
911  *
912  * -- nyc
913  */
914 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
915         int low, int high, struct free_area *area,
916         int migratetype)
917 {
918         unsigned long size = 1 << high;
919
920         while (high > low) {
921                 area--;
922                 high--;
923                 size >>= 1;
924                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
925
926                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
927                         debug_guardpage_enabled() &&
928                         high < debug_guardpage_minorder()) {
929                         /*
930                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
931                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
932                          * Corresponding page table entries will not be touched,
933                          * pages will stay not present in virtual address space
934                          */
935                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
936                         continue;
937                 }
938                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
939                 area->nr_free++;
940                 set_page_order(&page[size], high);
941         }
942 }
943
944 /*
945  * This page is about to be returned from the page allocator
946  */
947 static inline int check_new_page(struct page *page)
948 {
949         const char *bad_reason = NULL;
950         unsigned long bad_flags = 0;
951
952         if (unlikely(page_mapcount(page)))
953                 bad_reason = "nonzero mapcount";
954         if (unlikely(page->mapping != NULL))
955                 bad_reason = "non-NULL mapping";
956         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
957                 bad_reason = "nonzero _count";
958         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
959                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
960                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
961         }
962 #ifdef CONFIG_MEMCG
963         if (unlikely(page->mem_cgroup))
964                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
965 #endif
966         if (unlikely(bad_reason)) {
967                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
968                 return 1;
969         }
970         return 0;
971 }
972
973 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
974                                                                 int alloc_flags)
975 {
976         int i;
977
978         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
979                 struct page *p = page + i;
980                 if (unlikely(check_new_page(p)))
981                         return 1;
982         }
983
984         set_page_private(page, 0);
985         set_page_refcounted(page);
986
987         arch_alloc_page(page, order);
988         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
989
990         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
991                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
992
993         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
994                 prep_compound_page(page, order);
995
996         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
997
998         /*
999          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1000          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1001          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1002          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1003          */
1004         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1005
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1011  * the smallest available page from the freelists
1012  */
1013 static inline
1014 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1015                                                 int migratetype)
1016 {
1017         unsigned int current_order;
1018         struct free_area *area;
1019         struct page *page;
1020
1021         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1022         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1023                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1024                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1025                         continue;
1026
1027                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1028                                                         struct page, lru);
1029                 list_del(&page->lru);
1030                 rmv_page_order(page);
1031                 area->nr_free--;
1032                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1033                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1034                 return page;
1035         }
1036
1037         return NULL;
1038 }
1039
1040
1041 /*
1042  * This array describes the order lists are fallen back to when
1043  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1044  */
1045 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1046         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1047         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1048 #ifdef CONFIG_CMA
1049         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1050         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1051 #else
1052         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1053 #endif
1054         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1055 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1056         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1057 #endif
1058 };
1059
1060 /*
1061  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1062  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1063  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1064  */
1065 int move_freepages(struct zone *zone,
1066                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1067                           int migratetype)
1068 {
1069         struct page *page;
1070         unsigned long order;
1071         int pages_moved = 0;
1072
1073 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1074         /*
1075          * page_zone is not safe to call in this context when
1076          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1077          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1078          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1079          * grouping pages by mobility
1080          */
1081         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1082 #endif
1083
1084         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1085                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1086                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1087
1088                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1089                         page++;
1090                         continue;
1091                 }
1092
1093                 if (!PageBuddy(page)) {
1094                         page++;
1095                         continue;
1096                 }
1097
1098                 order = page_order(page);
1099                 list_move(&page->lru,
1100                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1101                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1102                 page += 1 << order;
1103                 pages_moved += 1 << order;
1104         }
1105
1106         return pages_moved;
1107 }
1108
1109 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1110                                 int migratetype)
1111 {
1112         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1113         struct page *start_page, *end_page;
1114
1115         start_pfn = page_to_pfn(page);
1116         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1117         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1118         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1119         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1120
1121         /* Do not cross zone boundaries */
1122         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1123                 start_page = page;
1124         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1125                 return 0;
1126
1127         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1128 }
1129
1130 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1131                                         int start_order, int migratetype)
1132 {
1133         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1134
1135         while (nr_pageblocks--) {
1136                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1137                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1138         }
1139 }
1140
1141 /*
1142  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1143  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1144  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1145  *
1146  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1147  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1148  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1149  *
1150  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1151  * if it was unchanged).
1152  */
1153 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1154                                   int start_type, int fallback_type)
1155 {
1156         int current_order = page_order(page);
1157
1158         /*
1159          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1160          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1161          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1162          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1163          */
1164         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1165                 return fallback_type;
1166
1167         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1168         if (current_order >= pageblock_order) {
1169                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1170                 return start_type;
1171         }
1172
1173         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1174             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1175             page_group_by_mobility_disabled) {
1176                 int pages;
1177
1178                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1179
1180                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1181                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1182                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1183
1184                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1185                         return start_type;
1186                 }
1187
1188         }
1189
1190         return fallback_type;
1191 }
1192
1193 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1194 static inline struct page *
1195 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1196 {
1197         struct free_area *area;
1198         unsigned int current_order;
1199         struct page *page;
1200         int migratetype, new_type, i;
1201
1202         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1203         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1204                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1205                                 --current_order) {
1206                 for (i = 0;; i++) {
1207                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1208
1209                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1210                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1211                                 break;
1212
1213                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1214                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1215                                 continue;
1216
1217                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1218                                         struct page, lru);
1219                         area->nr_free--;
1220
1221                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1222                                                           start_migratetype,
1223                                                           migratetype);
1224
1225                         /* Remove the page from the freelists */
1226                         list_del(&page->lru);
1227                         rmv_page_order(page);
1228
1229                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1230                                new_type);
1231                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1232                          * migratetype depending on the decisions in
1233                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1234                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1235                          */
1236                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1237
1238                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1239                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1240
1241                         return page;
1242                 }
1243         }
1244
1245         return NULL;
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1250  * Call me with the zone->lock already held.
1251  */
1252 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1253                                                 int migratetype)
1254 {
1255         struct page *page;
1256
1257 retry_reserve:
1258         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1259
1260         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1261                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1262
1263                 /*
1264                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1265                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1266                  * and we want just one call site
1267                  */
1268                 if (!page) {
1269                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1270                         goto retry_reserve;
1271                 }
1272         }
1273
1274         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1275         return page;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1280  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1281  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1282  */
1283 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1284                         unsigned long count, struct list_head *list,
1285                         int migratetype, bool cold)
1286 {
1287         int i;
1288
1289         spin_lock(&zone->lock);
1290         for (i = 0; i < count; ++i) {
1291                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1292                 if (unlikely(page == NULL))
1293                         break;
1294
1295                 /*
1296                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1297                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1298                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1299                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1300                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1301                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1302                  * properly.
1303                  */
1304                 if (likely(!cold))
1305                         list_add(&page->lru, list);
1306                 else
1307                         list_add_tail(&page->lru, list);
1308                 list = &page->lru;
1309                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1310                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1311                                               -(1 << order));
1312         }
1313         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1314         spin_unlock(&zone->lock);
1315         return i;
1316 }
1317
1318 #ifdef CONFIG_NUMA
1319 /*
1320  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1321  * currently executing processor on remote nodes after they have
1322  * expired.
1323  *
1324  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1325  * a single processor.
1326  */
1327 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1328 {
1329         unsigned long flags;
1330         int to_drain, batch;
1331
1332         local_irq_save(flags);
1333         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1334         to_drain = min(pcp->count, batch);
1335         if (to_drain > 0) {
1336                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1337                 pcp->count -= to_drain;
1338         }
1339         local_irq_restore(flags);
1340 }
1341 #endif
1342
1343 /*
1344  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1345  *
1346  * The processor must either be the current processor and the
1347  * thread pinned to the current processor or a processor that
1348  * is not online.
1349  */
1350 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1351 {
1352         unsigned long flags;
1353         struct per_cpu_pageset *pset;
1354         struct per_cpu_pages *pcp;
1355
1356         local_irq_save(flags);
1357         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1358
1359         pcp = &pset->pcp;
1360         if (pcp->count) {
1361                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1362                 pcp->count = 0;
1363         }
1364         local_irq_restore(flags);
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1369  *
1370  * The processor must either be the current processor and the
1371  * thread pinned to the current processor or a processor that
1372  * is not online.
1373  */
1374 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1375 {
1376         struct zone *zone;
1377
1378         for_each_populated_zone(zone) {
1379                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1380         }
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1385  *
1386  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1387  * the single zone's pages.
1388  */
1389 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1390 {
1391         int cpu = smp_processor_id();
1392
1393         if (zone)
1394                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1395         else
1396                 drain_pages(cpu);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1401  *
1402  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1403  *
1404  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1405  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1406  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1407  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1408  * before the call to on_each_cpu_mask().
1409  */
1410 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1411 {
1412         int cpu;
1413
1414         /*
1415          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1416          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1417          */
1418         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1419
1420         /*
1421          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1422          * as offline notification will cause the notified
1423          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1424          * disables preemption as part of its processing
1425          */
1426         for_each_online_cpu(cpu) {
1427                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1428                 struct zone *z;
1429                 bool has_pcps = false;
1430
1431                 if (zone) {
1432                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1433                         if (pcp->pcp.count)
1434                                 has_pcps = true;
1435                 } else {
1436                         for_each_populated_zone(z) {
1437                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1438                                 if (pcp->pcp.count) {
1439                                         has_pcps = true;
1440                                         break;
1441                                 }
1442                         }
1443                 }
1444
1445                 if (has_pcps)
1446                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1447                 else
1448                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1449         }
1450         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1451                                                                 zone, 1);
1452 }
1453
1454 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1455
1456 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1457 {
1458         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1459         unsigned long flags;
1460         unsigned int order, t;
1461         struct list_head *curr;
1462
1463         if (zone_is_empty(zone))
1464                 return;
1465
1466         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1467
1468         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1469         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1470                 if (pfn_valid(pfn)) {
1471                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1472
1473                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1474                                 swsusp_unset_page_free(page);
1475                 }
1476
1477         for_each_migratetype_order(order, t) {
1478                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1479                         unsigned long i;
1480
1481                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1482                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1483                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1484                 }
1485         }
1486         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1487 }
1488 #endif /* CONFIG_PM */
1489
1490 /*
1491  * Free a 0-order page
1492  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1493  */
1494 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1495 {
1496         struct zone *zone = page_zone(page);
1497         struct per_cpu_pages *pcp;
1498         unsigned long flags;
1499         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1500         int migratetype;
1501
1502         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1503                 return;
1504
1505         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1506         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1507         local_irq_save(flags);
1508         __count_vm_event(PGFREE);
1509
1510         /*
1511          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1512          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1513          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1514          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1515          * excessively into the page allocator
1516          */
1517         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1518                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1519                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1520                         goto out;
1521                 }
1522                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1523         }
1524
1525         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1526         if (!cold)
1527                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1528         else
1529                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1530         pcp->count++;
1531         if (pcp->count >= pcp->high) {
1532                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1533                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1534                 pcp->count -= batch;
1535         }
1536
1537 out:
1538         local_irq_restore(flags);
1539 }
1540
1541 /*
1542  * Free a list of 0-order pages
1543  */
1544 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1545 {
1546         struct page *page, *next;
1547
1548         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1549                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1550                 free_hot_cold_page(page, cold);
1551         }
1552 }
1553
1554 /*
1555  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1556  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1557  * Each sub-page must be freed individually.
1558  *
1559  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1560  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1561  */
1562 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1563 {
1564         int i;
1565
1566         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1567         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1568
1569 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1570         /*
1571          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1572          * otherwise free the whole shadow.
1573          */
1574         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1575                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1576 #endif
1577
1578         set_page_owner(page, 0, 0);
1579         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1580                 set_page_refcounted(page + i);
1581                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1582         }
1583 }
1584 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1585
1586 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1587 {
1588         unsigned long watermark;
1589         struct zone *zone;
1590         int mt;
1591
1592         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1593
1594         zone = page_zone(page);
1595         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1596
1597         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1598                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1599                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1600                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1601                         return 0;
1602
1603                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1604         }
1605
1606         /* Remove page from free list */
1607         list_del(&page->lru);
1608         zone->free_area[order].nr_free--;
1609         rmv_page_order(page);
1610
1611         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1612         if (order >= pageblock_order - 1) {
1613                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1614                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1615                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1616                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1617                                 set_pageblock_migratetype(page,
1618                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1619                 }
1620         }
1621
1622         set_page_owner(page, order, 0);
1623         return 1UL << order;
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1628  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1629  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1630  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1631  * are enabled.
1632  *
1633  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1634  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1635  */
1636 int split_free_page(struct page *page)
1637 {
1638         unsigned int order;
1639         int nr_pages;
1640
1641         order = page_order(page);
1642
1643         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1644         if (!nr_pages)
1645                 return 0;
1646
1647         /* Split into individual pages */
1648         set_page_refcounted(page);
1649         split_page(page, order);
1650         return nr_pages;
1651 }
1652
1653 /*
1654  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1655  */
1656 static inline
1657 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1658                         struct zone *zone, unsigned int order,
1659                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1660 {
1661         unsigned long flags;
1662         struct page *page;
1663         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1664
1665         if (likely(order == 0)) {
1666                 struct per_cpu_pages *pcp;
1667                 struct list_head *list;
1668
1669                 local_irq_save(flags);
1670                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1671                 list = &pcp->lists[migratetype];
1672                 if (list_empty(list)) {
1673                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1674                                         pcp->batch, list,
1675                                         migratetype, cold);
1676                         if (unlikely(list_empty(list)))
1677                                 goto failed;
1678                 }
1679
1680                 if (cold)
1681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1682                 else
1683                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1684
1685                 list_del(&page->lru);
1686                 pcp->count--;
1687         } else {
1688                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1689                         /*
1690                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1691                          *
1692                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1693                          * properly detect and handle allocation failures.
1694                          *
1695                          * We most definitely don't want callers attempting to
1696                          * allocate greater than order-1 page units with
1697                          * __GFP_NOFAIL.
1698                          */
1699                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1700                 }
1701                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1702                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1703                 spin_unlock(&zone->lock);
1704                 if (!page)
1705                         goto failed;
1706                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1707                                           get_freepage_migratetype(page));
1708         }
1709
1710         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1711         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1712             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1713                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1714
1715         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1716         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1717         local_irq_restore(flags);
1718
1719         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1720         return page;
1721
1722 failed:
1723         local_irq_restore(flags);
1724         return NULL;
1725 }
1726
1727 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1728
1729 static struct {
1730         struct fault_attr attr;
1731
1732         u32 ignore_gfp_highmem;
1733         u32 ignore_gfp_wait;
1734         u32 min_order;
1735 } fail_page_alloc = {
1736         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1737         .ignore_gfp_wait = 1,
1738         .ignore_gfp_highmem = 1,
1739         .min_order = 1,
1740 };
1741
1742 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1743 {
1744         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1745 }
1746 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1747
1748 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1749 {
1750         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1751                 return false;
1752         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1753                 return false;
1754         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1755                 return false;
1756         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1757                 return false;
1758
1759         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1760 }
1761
1762 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1763
1764 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1765 {
1766         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1767         struct dentry *dir;
1768
1769         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1770                                         &fail_page_alloc.attr);
1771         if (IS_ERR(dir))
1772                 return PTR_ERR(dir);
1773
1774         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1775                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1776                 goto fail;
1777         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1778                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1779                 goto fail;
1780         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1781                                 &fail_page_alloc.min_order))
1782                 goto fail;
1783
1784         return 0;
1785 fail:
1786         debugfs_remove_recursive(dir);
1787
1788         return -ENOMEM;
1789 }
1790
1791 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1792
1793 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1794
1795 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1796
1797 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1798 {
1799         return false;
1800 }
1801
1802 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1803
1804 /*
1805  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1806  * of the allocation.
1807  */
1808 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1809                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1810                         long free_pages)
1811 {
1812         /* free_pages may go negative - that's OK */
1813         long min = mark;
1814         int o;
1815         long free_cma = 0;
1816
1817         free_pages -= (1 << order) - 1;
1818         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1819                 min -= min / 2;
1820         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1821                 min -= min / 4;
1822 #ifdef CONFIG_CMA
1823         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1824         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1825                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1826 #endif
1827
1828         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1829                 return false;
1830         for (o = 0; o < order; o++) {
1831                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1832                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1833
1834                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1835                 min >>= 1;
1836
1837                 if (free_pages <= min)
1838                         return false;
1839         }
1840         return true;
1841 }
1842
1843 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1844                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1845 {
1846         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1847                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1848 }
1849
1850 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1851                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1852 {
1853         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1854
1855         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1856                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1857
1858         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1859                                                                 free_pages);
1860 }
1861
1862 #ifdef CONFIG_NUMA
1863 /*
1864  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1865  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1866  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1867  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1868  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1869  *
1870  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1871  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1872  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1873  *
1874  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1875  * nothing and returns NULL.
1876  *
1877  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1878  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1879  *
1880  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1881  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1882  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1883  * quickly as we can.
1884  */
1885 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1886 {
1887         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1888         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1889
1890         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1891         if (!zlc)
1892                 return NULL;
1893
1894         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1895                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1896                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1897         }
1898
1899         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1900                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1901                                         &node_states[N_MEMORY];
1902         return allowednodes;
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1907  * if it is worth looking at further for free memory:
1908  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1909  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1910  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1911  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1912  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1913  * else return false (zero) if it is not.
1914  *
1915  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1916  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1917  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1918  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1919  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1920  * into the second scan of the zonelist.
1921  *
1922  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1923  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1924  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1925  * unturned looking for a free page.
1926  */
1927 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1928                                                 nodemask_t *allowednodes)
1929 {
1930         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1931         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1932         int n;                          /* node that zone *z is on */
1933
1934         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1935         if (!zlc)
1936                 return 1;
1937
1938         i = z - zonelist->_zonerefs;
1939         n = zlc->z_to_n[i];
1940
1941         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1942         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1943 }
1944
1945 /*
1946  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1947  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1948  * from that zone don't waste time re-examining it.
1949  */
1950 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1951 {
1952         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1953         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1954
1955         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1956         if (!zlc)
1957                 return;
1958
1959         i = z - zonelist->_zonerefs;
1960
1961         set_bit(i, zlc->fullzones);
1962 }
1963
1964 /*
1965  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1966  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1967  */
1968 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1969 {
1970         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1971
1972         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1973         if (!zlc)
1974                 return;
1975
1976         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1977 }
1978
1979 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1980 {
1981         return local_zone->node == zone->node;
1982 }
1983
1984 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1985 {
1986         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1987                                 RECLAIM_DISTANCE;
1988 }
1989
1990 #else   /* CONFIG_NUMA */
1991
1992 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1993 {
1994         return NULL;
1995 }
1996
1997 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1998                                 nodemask_t *allowednodes)
1999 {
2000         return 1;
2001 }
2002
2003 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2004 {
2005 }
2006
2007 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2008 {
2009 }
2010
2011 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2012 {
2013         return true;
2014 }
2015
2016 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2017 {
2018         return true;
2019 }
2020
2021 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2022
2023 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2024 {
2025         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2026
2027         do {
2028                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2029                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2030                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2031                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2032         } while (zone++ != preferred_zone);
2033 }
2034
2035 /*
2036  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2037  * a page.
2038  */
2039 static struct page *
2040 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
2041                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
2042                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
2043 {
2044         struct zoneref *z;
2045         struct page *page = NULL;
2046         struct zone *zone;
2047         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2048         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2049         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2050         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2051                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2052         int nr_fair_skipped = 0;
2053         bool zonelist_rescan;
2054
2055 zonelist_scan:
2056         zonelist_rescan = false;
2057
2058         /*
2059          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2060          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2061          */
2062         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2063                                                 high_zoneidx, nodemask) {
2064                 unsigned long mark;
2065
2066                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2067                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2068                                 continue;
2069                 if (cpusets_enabled() &&
2070                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2071                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2072                                 continue;
2073                 /*
2074                  * Distribute pages in proportion to the individual
2075                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2076                  * page was allocated in should have no effect on the
2077                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2078                  */
2079                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2080                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2081                                 break;
2082                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2083                                 nr_fair_skipped++;
2084                                 continue;
2085                         }
2086                 }
2087                 /*
2088                  * When allocating a page cache page for writing, we
2089                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2090                  * limit, such that no single zone holds more than its
2091                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2092                  * The dirty limits take into account the zone's
2093                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2094                  * should be able to balance it without having to
2095                  * write pages from its LRU list.
2096                  *
2097                  * This may look like it could increase pressure on
2098                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2099                  * before they are full.  But the pages that do spill
2100                  * over are limited as the lower zones are protected
2101                  * by this very same mechanism.  It should not become
2102                  * a practical burden to them.
2103                  *
2104                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2105                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2106                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2107                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2108                  * zones are together not big enough to reach the
2109                  * global limit.  The proper fix for these situations
2110                  * will require awareness of zones in the
2111                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2112                  */
2113                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2114                         continue;
2115
2116                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2117                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2118                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2119                         int ret;
2120
2121                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2122                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2123                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2124                                 goto try_this_zone;
2125
2126                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2127                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2128                                 /*
2129                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2130                                  * and before considering the first zone allowed
2131                                  * by the cpuset.
2132                                  */
2133                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2134                                 zlc_active = 1;
2135                                 did_zlc_setup = 1;
2136                         }
2137
2138                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2139                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2140                                 goto this_zone_full;
2141
2142                         /*
2143                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2144                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2145                          */
2146                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2147                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2148                                 continue;
2149
2150                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2151                         switch (ret) {
2152                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2153                                 /* did not scan */
2154                                 continue;
2155                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2156                                 /* scanned but unreclaimable */
2157                                 continue;
2158                         default:
2159                                 /* did we reclaim enough */
2160                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2161                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2162                                         goto try_this_zone;
2163
2164                                 /*
2165                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2166                                  * Only mark the zone full if checking the min
2167                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2168                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2169                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2170                                  * when the watermark is between the low and
2171                                  * min watermarks.
2172                                  */
2173                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2174                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2175                                         goto this_zone_full;
2176
2177                                 continue;
2178                         }
2179                 }
2180
2181 try_this_zone:
2182                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2183                                                 gfp_mask, migratetype);
2184                 if (page) {
2185                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2186                                 goto try_this_zone;
2187                         return page;
2188                 }
2189 this_zone_full:
2190                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2191                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2192         }
2193
2194         /*
2195          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2196          * local node.  However, the local node might have free pages left
2197          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2198          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2199          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2200          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2201          */
2202         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2203                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2204                 if (nr_fair_skipped) {
2205                         zonelist_rescan = true;
2206                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2207                 }
2208                 if (nr_online_nodes > 1)
2209                         zonelist_rescan = true;
2210         }
2211
2212         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2213                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2214                 zlc_active = 0;
2215                 zonelist_rescan = true;
2216         }
2217
2218         if (zonelist_rescan)
2219                 goto zonelist_scan;
2220
2221         return NULL;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2226  * meminfo in irq context.
2227  */
2228 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2229 {
2230         bool ret = false;
2231
2232 #if NODES_SHIFT > 8
2233         ret = in_interrupt();
2234 #endif
2235         return ret;
2236 }
2237
2238 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2239                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2240                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2241
2242 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2243 {
2244         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2245
2246         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2247             debug_guardpage_minorder() > 0)
2248                 return;
2249
2250         /*
2251          * This documents exceptions given to allocations in certain
2252          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2253          * of allowed nodes.
2254          */
2255         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2256                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2257                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2258                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2259         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2260                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2261
2262         if (fmt) {
2263                 struct va_format vaf;
2264                 va_list args;
2265
2266                 va_start(args, fmt);
2267
2268                 vaf.fmt = fmt;
2269                 vaf.va = &args;
2270
2271                 pr_warn("%pV", &vaf);
2272
2273                 va_end(args);
2274         }
2275
2276         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2277                 current->comm, order, gfp_mask);
2278
2279         dump_stack();
2280         if (!should_suppress_show_mem())
2281                 show_mem(filter);
2282 }
2283
2284 static inline int
2285 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2286                                 unsigned long did_some_progress,
2287                                 unsigned long pages_reclaimed)
2288 {
2289         /* Do not loop if specifically requested */
2290         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2291                 return 0;
2292
2293         /* Always retry if specifically requested */
2294         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2295                 return 1;
2296
2297         /*
2298          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2299          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2300          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2301          */
2302         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2303                 return 0;
2304
2305         /*
2306          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2307          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2308          * implementations.
2309          */
2310         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2311                 return 1;
2312
2313         /*
2314          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2315          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2316          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2317          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2318          * allocation still fails, we stop retrying.
2319          */
2320         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2321                 return 1;
2322
2323         return 0;
2324 }
2325
2326 static inline struct page *
2327 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2328         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2329         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2330         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2331 {
2332         struct page *page;
2333
2334         *did_some_progress = 0;
2335
2336         if (oom_killer_disabled)
2337                 return NULL;
2338
2339         /*
2340          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2341          * fails, somebody else is making progress for us.
2342          */
2343         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2344                 *did_some_progress = 1;
2345                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2346                 return NULL;
2347         }
2348
2349         /*
2350          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2351          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2352          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2353          * See freeze_processes.
2354          */
2355         note_oom_kill();
2356
2357         /*
2358          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2359          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2360          * we're still under heavy pressure.
2361          */
2362         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2363                 order, zonelist, high_zoneidx,
2364                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2365                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2366         if (page)
2367                 goto out;
2368
2369         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2370                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2371                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2372                         goto out;
2373                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2374                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2375                         goto out;
2376                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2377                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2378                         goto out;
2379                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2380                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
2381                         goto out;
2382                 /*
2383                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2384                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2385                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2386                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2387                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2388                  */
2389                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2390                         goto out;
2391         }
2392         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2393         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2394         *did_some_progress = 1;
2395 out:
2396         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2397         return page;
2398 }
2399
2400 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2401 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2402 static struct page *
2403 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2404         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2405         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2406         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2407         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2408 {
2409         unsigned long compact_result;
2410         struct page *page;
2411
2412         if (!order)
2413                 return NULL;
2414
2415         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2416         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2417                                                 nodemask, mode,
2418                                                 contended_compaction,
2419                                                 alloc_flags, classzone_idx);
2420         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2421
2422         switch (compact_result) {
2423         case COMPACT_DEFERRED:
2424                 *deferred_compaction = true;
2425                 /* fall-through */
2426         case COMPACT_SKIPPED:
2427                 return NULL;
2428         default:
2429                 break;
2430         }
2431
2432         /*
2433          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2434          * count a compaction stall
2435          */
2436         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2437
2438         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2439                         order, zonelist, high_zoneidx,
2440                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2441                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2442
2443         if (page) {
2444                 struct zone *zone = page_zone(page);
2445
2446                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2447                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2448                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2449                 return page;
2450         }
2451
2452         /*
2453          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2454          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2455          */
2456         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2457
2458         cond_resched();
2459
2460         return NULL;
2461 }
2462 #else
2463 static inline struct page *
2464 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2465         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2466         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2467         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2468         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2469 {
2470         return NULL;
2471 }
2472 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2473
2474 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2475 static int
2476 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2477                   nodemask_t *nodemask)
2478 {
2479         struct reclaim_state reclaim_state;
2480         int progress;
2481
2482         cond_resched();
2483
2484         /* We now go into synchronous reclaim */
2485         cpuset_memory_pressure_bump();
2486         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2487         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2488         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2489         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2490
2491         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2492
2493         current->reclaim_state = NULL;
2494         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2495         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2496
2497         cond_resched();
2498
2499         return progress;
2500 }
2501
2502 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2503 static inline struct page *
2504 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2505         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2506         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2507         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2508 {
2509         struct page *page = NULL;
2510         bool drained = false;
2511
2512         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2513                                                nodemask);
2514         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2515                 return NULL;
2516
2517         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2518         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2519                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2520
2521 retry:
2522         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2523                                         zonelist, high_zoneidx,
2524                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2525                                         preferred_zone, classzone_idx,
2526                                         migratetype);
2527
2528         /*
2529          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2530          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2531          */
2532         if (!page && !drained) {
2533                 drain_all_pages(NULL);
2534                 drained = true;
2535                 goto retry;
2536         }
2537
2538         return page;
2539 }
2540
2541 /*
2542  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2543  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2544  */
2545 static inline struct page *
2546 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2547         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2548         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2549         int classzone_idx, int migratetype)
2550 {
2551         struct page *page;
2552
2553         do {
2554                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2555                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2556                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2557
2558                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2559                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2560         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2561
2562         return page;
2563 }
2564
2565 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2566                              struct zonelist *zonelist,
2567                              enum zone_type high_zoneidx,
2568                              struct zone *preferred_zone,
2569                              nodemask_t *nodemask)
2570 {
2571         struct zoneref *z;
2572         struct zone *zone;
2573
2574         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2575                                                 high_zoneidx, nodemask)
2576                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2577 }
2578
2579 static inline int
2580 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2581 {
2582         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2583         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2584
2585         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2586         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2587
2588         /*
2589          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2590          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2591          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2592          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2593          */
2594         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2595
2596         if (atomic) {
2597                 /*
2598                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2599                  * if it can't schedule.
2600                  */
2601                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2602                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2603                 /*
2604                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2605                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2606                  */
2607                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2608         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2609                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2610
2611         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2612                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2613                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2614                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2615                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2616                 else if (!in_interrupt() &&
2617                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2618                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2619                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2620         }
2621 #ifdef CONFIG_CMA
2622         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2623                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2624 #endif
2625         return alloc_flags;
2626 }
2627
2628 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2629 {
2630         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2631 }
2632
2633 static inline struct page *
2634 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2635         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2636         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2637         int classzone_idx, int migratetype)
2638 {
2639         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2640         struct page *page = NULL;
2641         int alloc_flags;
2642         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2643         unsigned long did_some_progress;
2644         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2645         bool deferred_compaction = false;
2646         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2647
2648         /*
2649          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2650          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2651          * be using allocators in order of preference for an area that is
2652          * too large.
2653          */
2654         if (order >= MAX_ORDER) {
2655                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2656                 return NULL;
2657         }
2658
2659         /*
2660          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2661          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2662          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2663          * using a larger set of nodes after it has established that the
2664          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2665          * over allocated.
2666          */
2667         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2668             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2669                 goto nopage;
2670
2671 retry:
2672         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2673                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2674                                 preferred_zone, nodemask);
2675
2676         /*
2677          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2678          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2679          * to how we want to proceed.
2680          */
2681         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2682
2683         /*
2684          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2685          * cpusets.
2686          */
2687         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2688                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2689                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2690                                 NULL, &preferred_zone);
2691                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2692         }
2693
2694         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2695         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2696                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2697                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2698         if (page)
2699                 goto got_pg;
2700
2701         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2702         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2703                 /*
2704                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2705                  * the allocation is high priority and these type of
2706                  * allocations are system rather than user orientated
2707                  */
2708                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2709
2710                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2711                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2712                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2713                 if (page) {
2714                         goto got_pg;
2715                 }
2716         }
2717
2718         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2719         if (!wait) {
2720                 /*
2721                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2722                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2723                  * type of allocation to fail.
2724                  */
2725                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2726                 goto nopage;
2727         }
2728
2729         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2730         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2731                 goto nopage;
2732
2733         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2734         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2735                 goto nopage;
2736
2737         /*
2738          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2739          * attempts after direct reclaim are synchronous
2740          */
2741         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2742                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2743                                         preferred_zone,
2744                                         classzone_idx, migratetype,
2745                                         migration_mode, &contended_compaction,
2746                                         &deferred_compaction);
2747         if (page)
2748                 goto got_pg;
2749
2750         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2751         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2752                 /*
2753                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2754                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2755                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2756                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2757                  * instead of entering direct reclaim.
2758                  */
2759                 if (deferred_compaction)
2760                         goto nopage;
2761
2762                 /*
2763                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2764                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2765                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2766                  * so we fallback to base pages instead.
2767                  */
2768                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2769                         goto nopage;
2770
2771                 /*
2772                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2773                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2774                  * khugepaged trying to collapse.
2775                  */
2776                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2777                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2778                         goto nopage;
2779         }
2780
2781         /*
2782          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2783          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2784          * khugepaged trying to collapse.
2785          */
2786         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2787                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2788                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2789
2790         /* Try direct reclaim and then allocating */
2791         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2792                                         zonelist, high_zoneidx,
2793                                         nodemask,
2794                                         alloc_flags, preferred_zone,
2795                                         classzone_idx, migratetype,
2796                                         &did_some_progress);
2797         if (page)
2798                 goto got_pg;
2799
2800         /* Check if we should retry the allocation */
2801         pages_reclaimed += did_some_progress;
2802         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2803                                                 pages_reclaimed)) {
2804                 /*
2805                  * If we fail to make progress by freeing individual
2806                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2807                  * start OOM killing tasks.
2808                  */
2809                 if (!did_some_progress) {
2810                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, zonelist,
2811                                                 high_zoneidx, nodemask,
2812                                                 preferred_zone, classzone_idx,
2813                                                 migratetype,&did_some_progress);
2814                         if (page)
2815                                 goto got_pg;
2816                         if (!did_some_progress)
2817                                 goto nopage;
2818                 }
2819                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2820                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2821                 goto retry;
2822         } else {
2823                 /*
2824                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2825                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2826                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2827                  */
2828                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2829                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2830                                         preferred_zone,
2831                                         classzone_idx, migratetype,
2832                                         migration_mode, &contended_compaction,
2833                                         &deferred_compaction);
2834                 if (page)
2835                         goto got_pg;
2836         }
2837
2838 nopage:
2839         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2840 got_pg:
2841         return page;
2842 }
2843
2844 /*
2845  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2846  */
2847 struct page *
2848 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2849                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2850 {
2851         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2852         struct zone *preferred_zone;
2853         struct zoneref *preferred_zoneref;
2854         struct page *page = NULL;
2855         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2856         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2857         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2858         int classzone_idx;
2859         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2860
2861         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2862
2863         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2864
2865         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2866
2867         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2868                 return NULL;
2869
2870         /*
2871          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2872          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2873          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2874          */
2875         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2876                 return NULL;
2877
2878         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2879                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2880
2881 retry_cpuset:
2882         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2883
2884         /* The preferred zone is used for statistics later */
2885         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2886                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2887                                 &preferred_zone);
2888         if (!preferred_zone)
2889                 goto out;
2890         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2891
2892         /* First allocation attempt */
2893         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2894         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, nodemask, order, zonelist,
2895                         high_zoneidx, alloc_flags, preferred_zone,
2896                         classzone_idx, migratetype);
2897         if (unlikely(!page)) {
2898                 /*
2899                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2900                  * can deadlock because I/O on the device might not
2901                  * complete.
2902                  */
2903                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2904
2905                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order,
2906                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2907                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2908         }
2909
2910         if (kmemcheck_enabled && page)
2911                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2912
2913         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, migratetype);
2914
2915 out:
2916         /*
2917          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2918          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2919          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2920          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2921          */
2922         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2923                 goto retry_cpuset;
2924
2925         return page;
2926 }
2927 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2928
2929 /*
2930  * Common helper functions.
2931  */
2932 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2933 {
2934         struct page *page;
2935
2936         /*
2937          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2938          * a highmem page
2939          */
2940         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2941
2942         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2943         if (!page)
2944                 return 0;
2945         return (unsigned long) page_address(page);
2946 }
2947 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2948
2949 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2950 {
2951         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2952 }
2953 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2954
2955 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2956 {
2957         if (put_page_testzero(page)) {
2958                 if (order == 0)
2959                         free_hot_cold_page(page, false);
2960                 else
2961                         __free_pages_ok(page, order);
2962         }
2963 }
2964
2965 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2966
2967 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2968 {
2969         if (addr != 0) {
2970                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2971                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2972         }
2973 }
2974
2975 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2976
2977 /*
2978  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2979  * of the current memory cgroup.
2980  *
2981  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2982  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2983  */
2984 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2985 {
2986         struct page *page;
2987         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2988
2989         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2990                 return NULL;
2991         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2992         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2993         return page;
2994 }
2995
2996 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2997 {
2998         struct page *page;
2999         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3000
3001         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3002                 return NULL;
3003         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3004         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3005         return page;
3006 }
3007
3008 /*
3009  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3010  * alloc_kmem_pages.
3011  */
3012 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3013 {
3014         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3015         __free_pages(page, order);
3016 }
3017
3018 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3019 {
3020         if (addr != 0) {
3021                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3022                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3023         }
3024 }
3025
3026 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3027 {
3028         if (addr) {
3029                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3030                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3031
3032                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3033                 while (used < alloc_end) {
3034                         free_page(used);
3035                         used += PAGE_SIZE;
3036                 }
3037         }
3038         return (void *)addr;
3039 }
3040
3041 /**
3042  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3043  * @size: the number of bytes to allocate
3044  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3045  *
3046  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3047  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3048  * allocate memory in power-of-two pages.
3049  *
3050  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3051  *
3052  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3053  */
3054 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3055 {
3056         unsigned int order = get_order(size);
3057         unsigned long addr;
3058
3059         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3060         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3061 }
3062 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3063
3064 /**
3065  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3066  *                         pages on a node.
3067  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3068  * @size: the number of bytes to allocate
3069  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3070  *
3071  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3072  * back.
3073  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3074  * but is not exact.
3075  */
3076 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3077 {
3078         unsigned order = get_order(size);
3079         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3080         if (!p)
3081                 return NULL;
3082         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3083 }
3084
3085 /**
3086  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3087  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3088  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3089  *
3090  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3091  */
3092 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3093 {
3094         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3095         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3096
3097         while (addr < end) {
3098                 free_page(addr);
3099                 addr += PAGE_SIZE;
3100         }
3101 }
3102 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3103
3104 /**
3105  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3106  * @offset: The zone index of the highest zone
3107  *
3108  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3109  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3110  * zone, the number of pages is calculated as:
3111  *     managed_pages - high_pages
3112  */
3113 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3114 {
3115         struct zoneref *z;
3116         struct zone *zone;
3117
3118         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3119         unsigned long sum = 0;
3120
3121         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3122
3123         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3124                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3125                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3126                 if (size > high)
3127                         sum += size - high;
3128         }
3129
3130         return sum;
3131 }
3132
3133 /**
3134  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3135  *
3136  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3137  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3138  */
3139 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3140 {
3141         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3142 }
3143 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3144
3145 /**
3146  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3147  *
3148  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3149  * high watermark within all zones.
3150  */
3151 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3152 {
3153         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3154 }
3155
3156 static inline void show_node(struct zone *zone)
3157 {
3158         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3159                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3160 }
3161
3162 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3163 {
3164         val->totalram = totalram_pages;
3165         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3166         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3167         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3168         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3169         val->freehigh = nr_free_highpages();
3170         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3171 }
3172
3173 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3174
3175 #ifdef CONFIG_NUMA
3176 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3177 {
3178         int zone_type;          /* needs to be signed */
3179         unsigned long managed_pages = 0;
3180         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3181
3182         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3183                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3184         val->totalram = managed_pages;
3185         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3186         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3188         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3189         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3190                         NR_FREE_PAGES);
3191 #else
3192         val->totalhigh = 0;
3193         val->freehigh = 0;
3194 #endif
3195         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3196 }
3197 #endif
3198
3199 /*
3200  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3201  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3202  */
3203 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3204 {
3205         bool ret = false;
3206         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3207
3208         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3209                 goto out;
3210
3211         do {
3212                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3213                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3214         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3215 out:
3216         return ret;
3217 }
3218
3219 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3220
3221 static void show_migration_types(unsigned char type)
3222 {
3223         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3224                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3225                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3226                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3227                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3228 #ifdef CONFIG_CMA
3229                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3230 #endif
3231 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3232                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3233 #endif
3234         };
3235         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3236         char *p = tmp;
3237         int i;
3238
3239         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3240                 if (type & (1 << i))
3241                         *p++ = types[i];
3242         }
3243
3244         *p = '\0';
3245         printk("(%s) ", tmp);
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3250  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3251  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3252  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3253  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3254  */
3255 void show_free_areas(unsigned int filter)
3256 {
3257         int cpu;
3258         struct zone *zone;
3259
3260         for_each_populated_zone(zone) {
3261                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3262                         continue;
3263                 show_node(zone);
3264                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3265
3266                 for_each_online_cpu(cpu) {
3267                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3268
3269                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3270
3271                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3272                                cpu, pageset->pcp.high,
3273                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3274                 }
3275         }
3276
3277         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3278                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3279                 " unevictable:%lu"
3280                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3281                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3282                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3283                 " free_cma:%lu\n",
3284                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3285                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3286                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3287                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3288                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3289                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3290                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3291                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3292                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3293                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3294                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3295                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3296                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3297                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3298                 global_page_state(NR_SHMEM),
3299                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3300                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3301                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3302
3303         for_each_populated_zone(zone) {
3304                 int i;
3305
3306                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3307                         continue;
3308                 show_node(zone);
3309                 printk("%s"
3310                         " free:%lukB"
3311                         " min:%lukB"
3312                         " low:%lukB"
3313                         " high:%lukB"
3314                         " active_anon:%lukB"
3315                         " inactive_anon:%lukB"
3316                         " active_file:%lukB"
3317                         " inactive_file:%lukB"
3318                         " unevictable:%lukB"
3319                         " isolated(anon):%lukB"
3320                         " isolated(file):%lukB"
3321                         " present:%lukB"
3322                         " managed:%lukB"
3323                         " mlocked:%lukB"
3324                         " dirty:%lukB"
3325                         " writeback:%lukB"
3326                         " mapped:%lukB"
3327                         " shmem:%lukB"
3328                         " slab_reclaimable:%lukB"
3329                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3330                         " kernel_stack:%lukB"
3331                         " pagetables:%lukB"
3332                         " unstable:%lukB"
3333                         " bounce:%lukB"
3334                         " free_cma:%lukB"
3335                         " writeback_tmp:%lukB"
3336                         " pages_scanned:%lu"
3337                         " all_unreclaimable? %s"
3338                         "\n",
3339                         zone->name,
3340                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3341                         K(min_wmark_pages(zone)),
3342                         K(low_wmark_pages(zone)),
3343                         K(high_wmark_pages(zone)),
3344                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3345                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3346                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3347                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3348                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3349                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3350                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3351                         K(zone->present_pages),
3352                         K(zone->managed_pages),
3353                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3354                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3355                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3356                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3357                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3358                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3359                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3360                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3361                                 THREAD_SIZE / 1024,
3362                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3363                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3364                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3365                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3366                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3367                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3368                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3369                         );
3370                 printk("lowmem_reserve[]:");
3371                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3372                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3373                 printk("\n");
3374         }
3375
3376         for_each_populated_zone(zone) {
3377                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3378                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3379
3380                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3381                         continue;
3382                 show_node(zone);
3383                 printk("%s: ", zone->name);
3384
3385                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3386                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3387                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3388                         int type;
3389
3390                         nr[order] = area->nr_free;
3391                         total += nr[order] << order;
3392
3393                         types[order] = 0;
3394                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3395                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3396                                         types[order] |= 1 << type;
3397                         }
3398                 }
3399                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3400                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3401                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3402                         if (nr[order])
3403                                 show_migration_types(types[order]);
3404                 }
3405                 printk("= %lukB\n", K(total));
3406         }
3407
3408         hugetlb_show_meminfo();
3409
3410         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3411
3412         show_swap_cache_info();
3413 }
3414
3415 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3416 {
3417         zoneref->zone = zone;
3418         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Builds allocation fallback zone lists.
3423  *
3424  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3425  */
3426 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3427                                 int nr_zones)
3428 {
3429         struct zone *zone;
3430         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3431
3432         do {
3433                 zone_type--;
3434                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3435                 if (populated_zone(zone)) {
3436                         zoneref_set_zone(zone,
3437                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3438                         check_highest_zone(zone_type);
3439                 }
3440         } while (zone_type);
3441
3442         return nr_zones;
3443 }
3444
3445
3446 /*
3447  *  zonelist_order:
3448  *  0 = automatic detection of better ordering.
3449  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3450  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3451  *
3452  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3453  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3454  */
3455 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3456 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3457 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3458
3459 /* zonelist order in the kernel.
3460  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3461  */
3462 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3463 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3464
3465
3466 #ifdef CONFIG_NUMA
3467 /* The value user specified ....changed by config */
3468 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3469 /* string for sysctl */
3470 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3471 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3472
3473 /*
3474  * interface for configure zonelist ordering.
3475  * command line option "numa_zonelist_order"
3476  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3477  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3478  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3479  */
3480
3481 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3482 {
3483         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3484                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3485         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3486                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3487         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3488                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3489         } else {
3490                 printk(KERN_WARNING
3491                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3492                         "%s\n", s);
3493                 return -EINVAL;
3494         }
3495         return 0;
3496 }
3497
3498 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3499 {
3500         int ret;
3501
3502         if (!s)
3503                 return 0;
3504
3505         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3506         if (ret == 0)
3507                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3508
3509         return ret;
3510 }
3511 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3512
3513 /*
3514  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3515  */
3516 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3517                 void __user *buffer, size_t *length,
3518                 loff_t *ppos)
3519 {
3520         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3521         int ret;
3522         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3523
3524         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3525         if (write) {
3526                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3527                         ret = -EINVAL;
3528                         goto out;
3529                 }
3530                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3531         }
3532         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3533         if (ret)
3534                 goto out;
3535         if (write) {
3536                 int oldval = user_zonelist_order;
3537
3538                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3539                 if (ret) {
3540                         /*
3541                          * bogus value.  restore saved string
3542                          */
3543                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3544                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3545                         user_zonelist_order = oldval;
3546                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3547                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3548                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3549                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3550                 }
3551         }
3552 out:
3553         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3554         return ret;
3555 }
3556
3557
3558 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3559 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3560
3561 /**
3562  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3563  * @node: node whose fallback list we're appending
3564  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3565  *
3566  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3567  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3568  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3569  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3570  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3571  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3572  * on them otherwise.
3573  * It returns -1 if no node is found.
3574  */
3575 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3576 {
3577         int n, val;
3578         int min_val = INT_MAX;
3579         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3580         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3581
3582         /* Use the local node if we haven't already */
3583         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3584                 node_set(node, *used_node_mask);
3585                 return node;
3586         }
3587
3588         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3589
3590                 /* Don't want a node to appear more than once */
3591                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3592                         continue;
3593
3594                 /* Use the distance array to find the distance */
3595                 val = node_distance(node, n);
3596
3597                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3598                 val += (n < node);
3599
3600                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3601                 tmp = cpumask_of_node(n);
3602                 if (!cpumask_empty(tmp))
3603                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3604
3605                 /* Slight preference for less loaded node */
3606                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3607                 val += node_load[n];
3608
3609                 if (val < min_val) {
3610                         min_val = val;
3611                         best_node = n;
3612                 }
3613         }
3614
3615         if (best_node >= 0)
3616                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3617
3618         return best_node;
3619 }
3620
3621
3622 /*
3623  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3624  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3625  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3626  */
3627 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3628 {
3629         int j;
3630         struct zonelist *zonelist;
3631
3632         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3633         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3634                 ;
3635         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3636         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3637         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3638 }
3639
3640 /*
3641  * Build gfp_thisnode zonelists
3642  */
3643 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3644 {
3645         int j;
3646         struct zonelist *zonelist;
3647
3648         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3649         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3650         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3651         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3652 }
3653
3654 /*
3655  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3656  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3657  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3658  * may still exist in local DMA zone.
3659  */
3660 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3661
3662 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3663 {
3664         int pos, j, node;
3665         int zone_type;          /* needs to be signed */
3666         struct zone *z;
3667         struct zonelist *zonelist;
3668
3669         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3670         pos = 0;
3671         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3672                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3673                         node = node_order[j];
3674                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3675                         if (populated_zone(z)) {
3676                                 zoneref_set_zone(z,
3677                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3678                                 check_highest_zone(zone_type);
3679                         }
3680                 }
3681         }
3682         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3683         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3684 }
3685
3686 #if defined(CONFIG_64BIT)
3687 /*
3688  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3689  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3690  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3691  */
3692 static int default_zonelist_order(void)
3693 {
3694         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3695 }
3696 #else
3697 /*
3698  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3699  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3700  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3701  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3702  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3703  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3704  */
3705 static int default_zonelist_order(void)
3706 {
3707         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3708 }
3709 #endif /* CONFIG_64BIT */
3710
3711 static void set_zonelist_order(void)
3712 {
3713         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3714                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3715         else
3716                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3717 }
3718
3719 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3720 {
3721         int j, node, load;
3722         enum zone_type i;
3723         nodemask_t used_mask;
3724         int local_node, prev_node;
3725         struct zonelist *zonelist;
3726         int order = current_zonelist_order;
3727
3728         /* initialize zonelists */
3729         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3730                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3731                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3732                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3733         }
3734
3735         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3736         local_node = pgdat->node_id;
3737         load = nr_online_nodes;
3738         prev_node = local_node;
3739         nodes_clear(used_mask);
3740
3741         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3742         j = 0;
3743
3744         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3745                 /*
3746                  * We don't want to pressure a particular node.
3747                  * So adding penalty to the first node in same
3748                  * distance group to make it round-robin.
3749                  */
3750                 if (node_distance(local_node, node) !=
3751                     node_distance(local_node, prev_node))
3752                         node_load[node] = load;
3753
3754                 prev_node = node;
3755                 load--;
3756                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3757                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3758                 else
3759                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3760         }
3761
3762         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3763                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3764                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3765         }
3766
3767         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3768 }
3769
3770 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3771 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3772 {
3773         struct zonelist *zonelist;
3774         struct zonelist_cache *zlc;
3775         struct zoneref *z;
3776
3777         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3778         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3779         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3780         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3781                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3782 }
3783
3784 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3785 /*
3786  * Return node id of node used for "local" allocations.
3787  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3788  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3789  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3790  */
3791 int local_memory_node(int node)
3792 {
3793         struct zone *zone;
3794
3795         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3796                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3797                                    NULL,
3798                                    &zone);
3799         return zone->node;
3800 }
3801 #endif
3802
3803 #else   /* CONFIG_NUMA */
3804
3805 static void set_zonelist_order(void)
3806 {
3807         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3808 }
3809
3810 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3811 {
3812         int node, local_node;
3813         enum zone_type j;
3814         struct zonelist *zonelist;
3815
3816         local_node = pgdat->node_id;
3817
3818         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3819         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3820
3821         /*
3822          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3823          * of all the other nodes.
3824          * We don't want to pressure a particular node, so when
3825          * building the zones for node N, we make sure that the
3826          * zones coming right after the local ones are those from
3827          * node N+1 (modulo N)
3828          */
3829         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3830                 if (!node_online(node))
3831                         continue;
3832                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3833         }
3834         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3835                 if (!node_online(node))
3836                         continue;
3837                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3838         }
3839
3840         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3841         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3842 }
3843
3844 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3845 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3846 {
3847         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3848 }
3849
3850 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3851
3852 /*
3853  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3854  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3855  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3856  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3857  * with interrupts disabled.
3858  *
3859  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3860  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3861  * hotplugged processors.
3862  *
3863  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3864  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3865  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3866  */
3867 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3868 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3869 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3870
3871 /*
3872  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3873  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3874  */
3875 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3876
3877 /* return values int ....just for stop_machine() */
3878 static int __build_all_zonelists(void *data)
3879 {
3880         int nid;
3881         int cpu;
3882         pg_data_t *self = data;
3883
3884 #ifdef CONFIG_NUMA
3885         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3886 #endif
3887
3888         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3889                 build_zonelists(self);
3890                 build_zonelist_cache(self);
3891         }
3892
3893         for_each_online_node(nid) {
3894                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3895
3896                 build_zonelists(pgdat);
3897                 build_zonelist_cache(pgdat);
3898         }
3899
3900         /*
3901          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3902          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3903          * each zone will be allocated later when the per cpu
3904          * allocator is available.
3905          *
3906          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3907          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3908          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3909          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3910          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3911          * (a chicken-egg dilemma).
3912          */
3913         for_each_possible_cpu(cpu) {
3914                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3915
3916 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3917                 /*
3918                  * We now know the "local memory node" for each node--
3919                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3920                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3921                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3922                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3923                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3924                  */
3925                 if (cpu_online(cpu))
3926                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3927 #endif
3928         }
3929
3930         return 0;
3931 }
3932
3933 /*
3934  * Called with zonelists_mutex held always
3935  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3936  */
3937 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3938 {
3939         set_zonelist_order();
3940
3941         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3942                 __build_all_zonelists(NULL);
3943                 mminit_verify_zonelist();
3944                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3945         } else {
3946 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3947                 if (zone)
3948                         setup_zone_pageset(zone);
3949 #endif
3950                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3951                    of zonelist */
3952                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3953                 /* cpuset refresh routine should be here */
3954         }
3955         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3956         /*
3957          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3958          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3959          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3960          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3961          * disabled and enable it later
3962          */
3963         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3964                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3965         else
3966                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3967
3968         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3969                 "Total pages: %ld\n",
3970                         nr_online_nodes,
3971                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3972                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3973                         vm_total_pages);
3974 #ifdef CONFIG_NUMA
3975         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3976 #endif
3977 }
3978
3979 /*
3980  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3981  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3982  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3983  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3984  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3985  * conservative, even though it seems large.
3986  *
3987  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3988  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3989  */
3990 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3991
3992 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3993 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3994 {
3995         unsigned long size = 1;
3996
3997         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3998
3999         while (size < pages)
4000                 size <<= 1;
4001
4002         /*
4003          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4004          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4005          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4006          */
4007         size = min(size, 4096UL);
4008
4009         return max(size, 4UL);
4010 }
4011 #else
4012 /*
4013  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4014  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4015  *
4016  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4017  *
4018  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4019  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4020  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4021  *
4022  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4023  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4024  *
4025  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4026  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4027  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4028  */
4029 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4030 {
4031         return 4096UL;
4032 }
4033 #endif
4034
4035 /*
4036  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4037  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4038  * hash function before the remainder is taken.
4039  */
4040 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4041 {
4042         return ffz(~size);
4043 }
4044
4045 /*
4046  * Check if a pageblock contains reserved pages
4047  */
4048 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4049 {
4050         unsigned long pfn;
4051
4052         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4053                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4054                         return 1;
4055         }
4056         return 0;
4057 }
4058
4059 /*
4060  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4061  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4062  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4063  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4064  * blocks as reclaim kicks in
4065  */
4066 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4067 {
4068         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4069         struct page *page;
4070         unsigned long block_migratetype;
4071         int reserve;
4072         int old_reserve;
4073
4074         /*
4075          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4076          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4077          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4078          * the block.
4079          */
4080         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4081         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4082         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4083         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4084                                                         pageblock_order;
4085
4086         /*
4087          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4088          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4089          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4090          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4091          * future allocation of hugepages at runtime.
4092          */
4093         reserve = min(2, reserve);
4094         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4095
4096         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4097         if (reserve == old_reserve)
4098                 return;
4099         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4100
4101         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4102                 if (!pfn_valid(pfn))
4103                         continue;
4104                 page = pfn_to_page(pfn);
4105
4106                 /* Watch out for overlapping nodes */
4107                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4108                         continue;
4109
4110                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4111
4112                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4113                 if (reserve > 0) {
4114                         /*
4115                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4116                          * them.
4117                          */
4118                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4119                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4120                                 continue;
4121
4122                         /* If this block is reserved, account for it */
4123                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4124                                 reserve--;
4125                                 continue;
4126                         }
4127
4128                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4129                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4130                                 set_pageblock_migratetype(page,
4131                                                         MIGRATE_RESERVE);
4132                                 move_freepages_block(zone, page,
4133                                                         MIGRATE_RESERVE);
4134                                 reserve--;
4135                                 continue;
4136                         }
4137                 } else if (!old_reserve) {
4138                         /*
4139                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4140                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4141                          */
4142                         break;
4143                 }
4144
4145                 /*
4146                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4147                  * take it back
4148                  */
4149                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4150                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4151                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4152                 }
4153         }
4154 }
4155
4156 /*
4157  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4158  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4159  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4160  */
4161 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4162                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4163 {
4164         struct page *page;
4165         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4166         unsigned long pfn;
4167         struct zone *z;
4168
4169         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4170                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4171
4172         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4173         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4174                 /*
4175                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4176                  * handed to this function.  They do not
4177                  * exist on hotplugged memory.
4178                  */
4179                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4180                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4181                                 continue;
4182                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4183                                 continue;
4184                 }
4185                 page = pfn_to_page(pfn);
4186                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4187                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4188                 init_page_count(page);
4189                 page_mapcount_reset(page);
4190                 page_cpupid_reset_last(page);
4191                 SetPageReserved(page);
4192                 /*
4193                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4194                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4195                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4196                  * the address space during boot when many long-lived
4197                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4198                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4199                  * setup_zone_migrate_reserve()
4200                  *
4201                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4202                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4203                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4204                  * pfn out of zone.
4205                  */
4206                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4207                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4208                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4209                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4210
4211                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4212 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4213                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4214                 if (!is_highmem_idx(zone))
4215                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4216 #endif
4217         }
4218 }
4219
4220 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4221 {
4222         unsigned int order, t;
4223         for_each_migratetype_order(order, t) {
4224                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4225                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4226         }
4227 }
4228
4229 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4230 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4231         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4232 #endif
4233
4234 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4235 {
4236 #ifdef CONFIG_MMU
4237         int batch;
4238
4239         /*
4240          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4241          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4242          *
4243          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4244          */
4245         batch = zone->managed_pages / 1024;
4246         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4247                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4248         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4249         if (batch < 1)
4250                 batch = 1;
4251
4252         /*
4253          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4254          * of 2 value was found to be more likely to have
4255          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4256          *
4257          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4258          * batches of pages, one task can end up with a lot
4259          * of pages of one half of the possible page colors
4260          * and the other with pages of the other colors.
4261          */
4262         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4263
4264         return batch;
4265
4266 #else
4267         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4268          * conditions.
4269          *
4270          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4271          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4272          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4273          *
4274          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4275          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4276          * can be a significant delay between the individual batches being
4277          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4278          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4279          */
4280         return 0;
4281 #endif
4282 }
4283
4284 /*
4285  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4286  * ->batch must never be higher then ->high.
4287  * The following function updates them in a safe manner without read side
4288  * locking.
4289  *
4290  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4291  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4292  *
4293  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4294  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4295  * exist).
4296  */
4297 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4298                 unsigned long batch)
4299 {
4300        /* start with a fail safe value for batch */
4301         pcp->batch = 1;
4302         smp_wmb();
4303
4304        /* Update high, then batch, in order */
4305         pcp->high = high;
4306         smp_wmb();
4307
4308         pcp->batch = batch;
4309 }
4310
4311 /* a companion to pageset_set_high() */
4312 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4313 {
4314         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4315 }
4316
4317 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4318 {
4319         struct per_cpu_pages *pcp;
4320         int migratetype;
4321
4322         memset(p, 0, sizeof(*p));
4323
4324         pcp = &p->pcp;
4325         pcp->count = 0;
4326         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4327                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4328 }
4329
4330 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4331 {
4332         pageset_init(p);
4333         pageset_set_batch(p, batch);
4334 }
4335
4336 /*
4337  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4338  * to the value high for the pageset p.
4339  */
4340 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4341                                 unsigned long high)
4342 {
4343         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4344         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4345                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4346
4347         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4348 }
4349
4350 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4351                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4352 {
4353         if (percpu_pagelist_fraction)
4354                 pageset_set_high(pcp,
4355                         (zone->managed_pages /
4356                                 percpu_pagelist_fraction));
4357         else
4358                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4359 }
4360
4361 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4362 {
4363         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4364
4365         pageset_init(pcp);
4366         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4367 }
4368
4369 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4370 {
4371         int cpu;
4372         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4373         for_each_possible_cpu(cpu)
4374                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4379  * Before this call only boot pagesets were available.
4380  */
4381 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4382 {
4383         struct zone *zone;
4384
4385         for_each_populated_zone(zone)
4386                 setup_zone_pageset(zone);
4387 }
4388
4389 static noinline __init_refok
4390 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4391 {
4392         int i;
4393         size_t alloc_size;
4394
4395         /*
4396          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4397          * per zone.
4398          */
4399         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4400                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4401         zone->wait_table_bits =
4402                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4403         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4404                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4405
4406         if (!slab_is_available()) {
4407                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4408                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4409                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4410         } else {
4411                 /*
4412                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4413                  * via memory hot-add.
4414                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4415                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4416                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4417                  * node itself as well.
4418                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4419                  * necessary.
4420                  */
4421                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4422         }
4423         if (!zone->wait_table)
4424                 return -ENOMEM;
4425
4426         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4427                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4428
4429         return 0;
4430 }
4431
4432 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4433 {
4434         /*
4435          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4436          * relies on the ability of the linker to provide the
4437          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4438          */
4439         zone->pageset = &boot_pageset;
4440
4441         if (populated_zone(zone))
4442                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4443                         zone->name, zone->present_pages,
4444                                          zone_batchsize(zone));
4445 }
4446
4447 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4448                                         unsigned long zone_start_pfn,
4449                                         unsigned long size,
4450                                         enum memmap_context context)
4451 {
4452         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4453         int ret;
4454         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4455         if (ret)
4456                 return ret;
4457         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4458
4459         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4460
4461         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4462                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4463                         pgdat->node_id,
4464                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4465                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4466
4467         zone_init_free_lists(zone);
4468
4469         return 0;
4470 }
4471
4472 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4473 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4474 /*
4475  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4476  */
4477 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4478 {
4479         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4480         int nid;
4481         /*
4482          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4483          * when the kernel is running single-threaded.
4484          */
4485         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4486         static int __meminitdata last_nid;
4487
4488         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4489                 return last_nid;
4490
4491         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4492         if (nid != -1) {
4493                 last_start_pfn = start_pfn;
4494                 last_end_pfn = end_pfn;
4495                 last_nid = nid;
4496         }
4497
4498         return nid;
4499 }
4500 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4501
4502 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4503 {
4504         int nid;
4505
4506         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4507         if (nid >= 0)
4508                 return nid;
4509         /* just returns 0 */
4510         return 0;
4511 }
4512
4513 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4514 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4515 {
4516         int nid;
4517
4518         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4519         if (nid >= 0 && nid != node)
4520                 return false;
4521         return true;
4522 }
4523 #endif
4524
4525 /**
4526  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4527  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4528  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4529  *
4530  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4531  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4532  * memblock_free_early_nid() manually.
4533  */
4534 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4535 {
4536         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4537         int i, this_nid;
4538
4539         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4540                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4541                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4542
4543                 if (start_pfn < end_pfn)
4544                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4545                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4546                                         this_nid);
4547         }
4548 }
4549
4550 /**
4551  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4552  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4553  *
4554  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4555  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4556  */
4557 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4558 {
4559         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4560         int i, this_nid;
4561
4562         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4563                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4564 }
4565
4566 /**
4567  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4568  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4569  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4570  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4571  *
4572  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4573  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4574  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4575  * PFNs will be 0.
4576  */
4577 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4578                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4579 {
4580         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4581         int i;
4582
4583         *start_pfn = -1UL;
4584         *end_pfn = 0;
4585
4586         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4587                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4588                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4589         }
4590
4591         if (*start_pfn == -1UL)
4592                 *start_pfn = 0;
4593 }
4594
4595 /*
4596  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4597  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4598  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4599  */
4600 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4601 {
4602         int zone_index;
4603         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4604                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4605                         continue;
4606
4607                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4608                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4609                         break;
4610         }
4611
4612         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4613         movable_zone = zone_index;
4614 }
4615
4616 /*
4617  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4618  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4619  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4620  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4621  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4622  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4623  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4624  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4625  */
4626 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4627                                         unsigned long zone_type,
4628                                         unsigned long node_start_pfn,
4629                                         unsigned long node_end_pfn,
4630                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4631                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4632 {
4633         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4634         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4635                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4636                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4637                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4638                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4639                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4640
4641                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4642                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4643                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4644                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4645
4646                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4647                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4648                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4649         }
4650 }
4651
4652 /*
4653  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4654  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4655  */
4656 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4657                                         unsigned long zone_type,
4658                                         unsigned long node_start_pfn,
4659                                         unsigned long node_end_pfn,
4660                                         unsigned long *ignored)
4661 {
4662         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4663
4664         /* Get the start and end of the zone */
4665         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4666         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4667         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4668                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4669                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4670
4671         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4672         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4673                 return 0;
4674
4675         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4676         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4677         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4678
4679         /* Return the spanned pages */
4680         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4681 }
4682
4683 /*
4684  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4685  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4686  */
4687 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4688                                 unsigned long range_start_pfn,
4689                                 unsigned long range_end_pfn)
4690 {
4691         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4692         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4693         int i;
4694
4695         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4696                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4697                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4698                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4699         }
4700         return nr_absent;
4701 }
4702
4703 /**
4704  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4705  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4706  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4707  *
4708  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4709  */
4710 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4711                                                         unsigned long end_pfn)
4712 {
4713         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4714 }
4715
4716 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4717 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4718                                         unsigned long zone_type,
4719                                         unsigned long node_start_pfn,
4720                                         unsigned long node_end_pfn,
4721                                         unsigned long *ignored)
4722 {
4723         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4724         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4725         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4726
4727         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4728         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4729
4730         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4731                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4732                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4733         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4734 }
4735
4736 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4737 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4738                                         unsigned long zone_type,
4739                                         unsigned long node_start_pfn,
4740                                         unsigned long node_end_pfn,
4741                                         unsigned long *zones_size)
4742 {
4743         return zones_size[zone_type];
4744 }
4745
4746 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4747                                                 unsigned long zone_type,
4748                                                 unsigned long node_start_pfn,
4749                                                 unsigned long node_end_pfn,
4750                                                 unsigned long *zholes_size)
4751 {
4752         if (!zholes_size)
4753                 return 0;
4754
4755         return zholes_size[zone_type];
4756 }
4757
4758 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4759
4760 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4761                                                 unsigned long node_start_pfn,
4762                                                 unsigned long node_end_pfn,
4763                                                 unsigned long *zones_size,
4764                                                 unsigned long *zholes_size)
4765 {
4766         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4767         enum zone_type i;
4768
4769         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4770                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4771                                                          node_start_pfn,
4772                                                          node_end_pfn,
4773                                                          zones_size);
4774         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4775
4776         realtotalpages = totalpages;
4777         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4778                 realtotalpages -=
4779                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4780                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4781                                                   zholes_size);
4782         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4783         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4784                                                         realtotalpages);
4785 }
4786
4787 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4788 /*
4789  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4790  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4791  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4792  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4793  * bytes.
4794  */
4795 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4796 {
4797         unsigned long usemapsize;
4798
4799         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4800         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4801         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4802         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4803         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4804
4805         return usemapsize / 8;
4806 }
4807
4808 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4809                                 struct zone *zone,
4810                                 unsigned long zone_start_pfn,
4811                                 unsigned long zonesize)
4812 {
4813         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4814         zone->pageblock_flags = NULL;
4815         if (usemapsize)
4816                 zone->pageblock_flags =
4817                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4818                                                          pgdat->node_id);
4819 }
4820 #else
4821 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4822                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4823 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4824
4825 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4826
4827 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4828 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4829 {
4830         unsigned int order;
4831
4832         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4833         if (pageblock_order)
4834                 return;
4835
4836         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4837                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4838         else
4839                 order = MAX_ORDER - 1;
4840
4841         /*
4842          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4843          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4844          * powerpc.
4845          */
4846         pageblock_order = order;
4847 }
4848 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4849
4850 /*
4851  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4852  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4853  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4854  * the kernel config
4855  */
4856 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4857 {
4858 }
4859
4860 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4861
4862 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4863                                                    unsigned long present_pages)
4864 {
4865         unsigned long pages = spanned_pages;
4866
4867         /*
4868          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4869          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4870          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4871          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4872          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4873          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4874          */
4875         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4876             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4877                 pages = present_pages;
4878
4879         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4880 }
4881
4882 /*
4883  * Set up the zone data structures:
4884  *   - mark all pages reserved
4885  *   - mark all memory queues empty
4886  *   - clear the memory bitmaps
4887  *
4888  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4889  */
4890 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4891                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4892                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4893 {
4894         enum zone_type j;
4895         int nid = pgdat->node_id;
4896         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4897         int ret;
4898
4899         pgdat_resize_init(pgdat);
4900 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4901         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4902         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4903         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4904 #endif
4905         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4906         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4907         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4908
4909         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4910                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4911                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4912
4913                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4914                                                   node_end_pfn, zones_size);
4915                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4916                                                                 node_start_pfn,
4917                                                                 node_end_pfn,
4918                                                                 zholes_size);
4919
4920                 /*
4921                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4922                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4923                  * and per-cpu initialisations
4924                  */
4925                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4926                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4927                         if (freesize >= memmap_pages) {
4928                                 freesize -= memmap_pages;
4929                                 if (memmap_pages)
4930                                         printk(KERN_DEBUG
4931                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4932                                                zone_names[j], memmap_pages);
4933                         } else
4934                                 printk(KERN_WARNING
4935                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4936                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4937                 }
4938
4939                 /* Account for reserved pages */
4940                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4941                         freesize -= dma_reserve;
4942                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4943                                         zone_names[0], dma_reserve);
4944                 }
4945
4946                 if (!is_highmem_idx(j))
4947                         nr_kernel_pages += freesize;
4948                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4949                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4950                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4951                 nr_all_pages += freesize;
4952
4953                 zone->spanned_pages = size;
4954                 zone->present_pages = realsize;
4955                 /*
4956                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4957                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4958                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4959                  */
4960                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4961 #ifdef CONFIG_NUMA
4962                 zone->node = nid;
4963                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4964                                                 / 100;
4965                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4966 #endif
4967                 zone->name = zone_names[j];
4968                 spin_lock_init(&zone->lock);
4969                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4970                 zone_seqlock_init(zone);
4971                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4972                 zone_pcp_init(zone);
4973
4974                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4975                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4976
4977                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4978                 if (!size)
4979                         continue;
4980
4981                 set_pageblock_order();
4982                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4983                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4984                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4985                 BUG_ON(ret);
4986                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4987                 zone_start_pfn += size;
4988         }
4989 }
4990
4991 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4992 {
4993         /* Skip empty nodes */
4994         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4995                 return;
4996
4997 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4998         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4999         if (!pgdat->node_mem_map) {
5000                 unsigned long size, start, end;
5001                 struct page *map;
5002
5003                 /*
5004                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5005                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5006                  * for the buddy allocator to function correctly.
5007                  */
5008                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5009                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5010                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5011                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5012                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5013                 if (!map)
5014                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5015                                                                pgdat->node_id);
5016                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5017         }
5018 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5019         /*
5020          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5021          */
5022         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5023                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5024 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5025                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5026                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5027 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5028         }
5029 #endif
5030 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5031 }
5032
5033 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5034                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5035 {
5036         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5037         unsigned long start_pfn = 0;
5038         unsigned long end_pfn = 0;
5039
5040         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5041         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5042
5043         pgdat->node_id = nid;
5044         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5045 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5046         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5047         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
5048                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5049 #endif
5050         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5051                                   zones_size, zholes_size);
5052
5053         alloc_node_mem_map(pgdat);
5054 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5055         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5056                 nid, (unsigned long)pgdat,
5057                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5058 #endif
5059
5060         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5061                             zones_size, zholes_size);
5062 }
5063
5064 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5065
5066 #if MAX_NUMNODES > 1
5067 /*
5068  * Figure out the number of possible node ids.
5069  */
5070 void __init setup_nr_node_ids(void)
5071 {
5072         unsigned int node;
5073         unsigned int highest = 0;
5074
5075         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5076                 highest = node;
5077         nr_node_ids = highest + 1;
5078 }
5079 #endif
5080
5081 /**
5082  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5083  *
5084  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5085  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5086  * all the nodes.
5087  *
5088  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5089  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5090  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5091  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5092  *
5093  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5094  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5095  * populated node map.
5096  *
5097  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5098  * requirement (single node).
5099  */
5100 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5101 {
5102         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5103         unsigned long start, end, mask;
5104         int last_nid = -1;
5105         int i, nid;
5106
5107         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5108                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5109                         last_nid = nid;
5110                         last_end = end;
5111                         continue;
5112                 }
5113
5114                 /*
5115                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5116                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5117                  * too coarse to separate the current node from the last.
5118                  */
5119                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5120                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5121                         mask <<= 1;
5122
5123                 /* accumulate all internode masks */
5124                 accl_mask |= mask;
5125         }
5126
5127         /* convert mask to number of pages */
5128         return ~accl_mask + 1;
5129 }
5130
5131 /* Find the lowest pfn for a node */
5132 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5133 {
5134         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5135         unsigned long start_pfn;
5136         int i;
5137
5138         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5139                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5140
5141         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5142                 printk(KERN_WARNING
5143                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5144                 return 0;
5145         }
5146
5147         return min_pfn;
5148 }
5149
5150 /**
5151  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5152  *
5153  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5154  * memblock_set_node().
5155  */
5156 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5157 {
5158         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5159 }
5160
5161 /*
5162  * early_calculate_totalpages()
5163  * Sum pages in active regions for movable zone.
5164  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5165  */
5166 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5167 {
5168         unsigned long totalpages = 0;
5169         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5170         int i, nid;
5171
5172         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5173                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5174
5175                 totalpages += pages;
5176                 if (pages)
5177                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5178         }
5179         return totalpages;
5180 }
5181
5182 /*
5183  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5184  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5185  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5186  * others
5187  */
5188 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5189 {
5190         int i, nid;
5191         unsigned long usable_startpfn;
5192         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5193         /* save the state before borrow the nodemask */
5194         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5195         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5196         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5197         struct memblock_region *r;
5198
5199         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5200         find_usable_zone_for_movable();
5201
5202         /*
5203          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5204          * options.
5205          */
5206         if (movable_node_is_enabled()) {
5207                 for_each_memblock(memory, r) {
5208                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5209                                 continue;
5210
5211                         nid = r->nid;
5212
5213                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5214                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5215                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5216                                 usable_startpfn;
5217                 }
5218
5219                 goto out2;
5220         }
5221
5222         /*
5223          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5224          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5225          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5226          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5227          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5228          * what movablecore would have allowed.
5229          */
5230         if (required_movablecore) {
5231                 unsigned long corepages;
5232
5233                 /*
5234                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5235                  * was requested by the user
5236                  */
5237                 required_movablecore =
5238                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5239                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5240
5241                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5242         }
5243
5244         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5245         if (!required_kernelcore)
5246                 goto out;
5247
5248         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5249         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5250
5251 restart:
5252         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5253         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5254         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5255                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5256
5257                 /*
5258                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5259                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5260                  * amount of memory for the kernel
5261                  */
5262                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5263                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5264
5265                 /*
5266                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5267                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5268                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5269                  */
5270                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5271
5272                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5273                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5274                         unsigned long size_pages;
5275
5276                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5277                         if (start_pfn >= end_pfn)
5278                                 continue;
5279
5280                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5281                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5282                                 unsigned long kernel_pages;
5283                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5284                                                                 - start_pfn;
5285
5286                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5287                                                         kernelcore_remaining);
5288                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5289                                                         required_kernelcore);
5290
5291                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5292                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5293
5294                                         /*
5295                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5296                                          * that if we have to rebalance
5297                                          * kernelcore across nodes, we will
5298                                          * not double account here
5299                                          */
5300                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5301                                         continue;
5302                                 }
5303                                 start_pfn = usable_startpfn;
5304                         }
5305
5306                         /*
5307                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5308                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5309                          * number of pages used as kernelcore
5310                          */
5311                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5312                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5313                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5314                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5315
5316                         /*
5317                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5318                          * break if the kernelcore for this node has been
5319                          * satisfied
5320                          */
5321                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5322                                                                 size_pages);
5323                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5324                         if (!kernelcore_remaining)
5325                                 break;
5326                 }
5327         }
5328
5329         /*
5330          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5331          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5332          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5333          * satisfied
5334          */
5335         usable_nodes--;
5336         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5337                 goto restart;
5338
5339 out2:
5340         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5341         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5342                 zone_movable_pfn[nid] =
5343                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5344
5345 out:
5346         /* restore the node_state */
5347         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5348 }
5349
5350 /* Any regular or high memory on that node ? */
5351 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5352 {
5353         enum zone_type zone_type;
5354
5355         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5356                 return;
5357
5358         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5359                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5360                 if (populated_zone(zone)) {
5361                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5362                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5363                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5364                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5365                         break;
5366                 }
5367         }
5368 }
5369
5370 /**
5371  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5372  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5373  *
5374  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5375  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5376  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5377  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5378  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5379  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5380  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5381  * at arch_max_dma_pfn.
5382  */
5383 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5384 {
5385         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5386         int i, nid;
5387
5388         /* Record where the zone boundaries are */
5389         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5390                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5391         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5392                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5393         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5394         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5395         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5396                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5397                         continue;
5398                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5399                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5400                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5401                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5402         }
5403         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5404         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5405
5406         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5407         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5408         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5409
5410         /* Print out the zone ranges */
5411         pr_info("Zone ranges:\n");
5412         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5413                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5414                         continue;
5415                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5416                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5417                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5418                         pr_cont("empty\n");
5419                 else
5420                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5421                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5422                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5423                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5424         }
5425
5426         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5427         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5428         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5429                 if (zone_movable_pfn[i])
5430                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5431                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5432         }
5433
5434         /* Print out the early node map */
5435         pr_info("Early memory node ranges\n");
5436         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5437                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5438                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5439
5440         /* Initialise every node */
5441         mminit_verify_pageflags_layout();
5442         setup_nr_node_ids();
5443         for_each_online_node(nid) {
5444                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5445                 free_area_init_node(nid, NULL,
5446                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5447
5448                 /* Any memory on that node */
5449                 if (pgdat->node_present_pages)
5450                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5451                 check_for_memory(pgdat, nid);
5452         }
5453 }
5454
5455 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5456 {
5457         unsigned long long coremem;
5458         if (!p)
5459                 return -EINVAL;
5460
5461         coremem = memparse(p, &p);
5462         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5463
5464         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5465         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5466
5467         return 0;
5468 }
5469
5470 /*
5471  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5472  * cannot be reclaimed or migrated.
5473  */
5474 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5475 {
5476         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5477 }
5478
5479 /*
5480  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5481  * can be reclaimed or migrated.
5482  */
5483 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5484 {
5485         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5486 }
5487
5488 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5489 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5490
5491 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5492
5493 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5494 {
5495         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5496         page_zone(page)->managed_pages += count;
5497         totalram_pages += count;
5498 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5499         if (PageHighMem(page))
5500                 totalhigh_pages += count;
5501 #endif
5502         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5503 }
5504 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5505
5506 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5507 {
5508         void *pos;
5509         unsigned long pages = 0;
5510
5511         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5512         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5513         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5514                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5515                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5516                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5517         }
5518
5519         if (pages && s)
5520                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5521                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5522
5523         return pages;
5524 }
5525 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5526
5527 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5528 void free_highmem_page(struct page *page)
5529 {
5530         __free_reserved_page(page);
5531         totalram_pages++;
5532         page_zone(page)->managed_pages++;
5533         totalhigh_pages++;
5534 }
5535 #endif
5536
5537
5538 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5539 {
5540         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5541         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5542
5543         physpages = get_num_physpages();
5544         codesize = _etext - _stext;
5545         datasize = _edata - _sdata;
5546         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5547         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5548         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5549         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5550
5551         /*
5552          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5553          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5554          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5555          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5556          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5557          */
5558 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5559         do { \
5560                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5561                         size -= adj; \
5562         } while (0)
5563
5564         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5565                      _sinittext, init_code_size);
5566         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5567         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5568         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5569         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5570
5571 #undef  adj_init_size
5572
5573         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5574                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5575                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5576 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5577                ", %luK highmem"
5578 #endif
5579                "%s%s)\n",
5580                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5581                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5582                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5583                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5584                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5585 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5586                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5587 #endif
5588                str ? ", " : "", str ? str : "");
5589 }
5590
5591 /**
5592  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5593  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5594  *
5595  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5596  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5597  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5598  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5599  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5600  * smaller per-cpu batchsize.
5601  */
5602 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5603 {
5604         dma_reserve = new_dma_reserve;
5605 }
5606
5607 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5608 {
5609         free_area_init_node(0, zones_size,
5610                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5611 }
5612
5613 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5614                                  unsigned long action, void *hcpu)
5615 {
5616         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5617
5618         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5619                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5620                 drain_pages(cpu);
5621
5622                 /*
5623                  * Spill the event counters of the dead processor
5624                  * into the current processors event counters.
5625                  * This artificially elevates the count of the current
5626                  * processor.
5627                  */
5628                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5629
5630                 /*
5631                  * Zero the differential counters of the dead processor
5632                  * so that the vm statistics are consistent.
5633                  *
5634                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5635                  * race with what we are doing.
5636                  */
5637                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5638         }
5639         return NOTIFY_OK;
5640 }
5641
5642 void __init page_alloc_init(void)
5643 {
5644         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5645 }
5646
5647 /*
5648  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5649  *      or min_free_kbytes changes.
5650  */
5651 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5652 {
5653         struct pglist_data *pgdat;
5654         unsigned long reserve_pages = 0;
5655         enum zone_type i, j;
5656
5657         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5658                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5659                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5660                         long max = 0;
5661
5662                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5663                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5664                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5665                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5666                         }
5667
5668                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5669                         max += high_wmark_pages(zone);
5670
5671                         if (max > zone->managed_pages)
5672                                 max = zone->managed_pages;
5673                         reserve_pages += max;
5674                         /*
5675                          * Lowmem reserves are not available to
5676                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5677                          * kswapd tries to balance zones to their high
5678                          * watermark.  As a result, neither should be
5679                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5680                          * situation where reclaim has to clean pages
5681                          * in order to balance the zones.
5682                          */
5683                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5684                 }
5685         }
5686         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5687         totalreserve_pages = reserve_pages;
5688 }
5689
5690 /*
5691  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5692  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5693  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5694  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5695  */
5696 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5697 {
5698         struct pglist_data *pgdat;
5699         enum zone_type j, idx;
5700
5701         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5702                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5703                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5704                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5705
5706                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5707
5708                         idx = j;
5709                         while (idx) {
5710                                 struct zone *lower_zone;
5711
5712                                 idx--;
5713
5714                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5715                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5716
5717                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5718                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5719                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5720                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5721                         }
5722                 }
5723         }
5724
5725         /* update totalreserve_pages */
5726         calculate_totalreserve_pages();
5727 }
5728
5729 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5730 {
5731         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5732         unsigned long lowmem_pages = 0;
5733         struct zone *zone;
5734         unsigned long flags;
5735
5736         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5737         for_each_zone(zone) {
5738                 if (!is_highmem(zone))
5739                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5740         }
5741
5742         for_each_zone(zone) {
5743                 u64 tmp;
5744
5745                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5746                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5747                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5748                 if (is_highmem(zone)) {
5749                         /*
5750                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5751                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5752                          * value here.
5753                          *
5754                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5755                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5756                          * not be capped for highmem.
5757                          */
5758                         unsigned long min_pages;
5759
5760                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5761                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5762                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5763                 } else {
5764                         /*
5765                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5766                          * proportionate to the zone's size.
5767                          */
5768                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5769                 }
5770
5771                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5772                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5773
5774                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5775                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5776                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5777
5778                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5779                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5780         }
5781
5782         /* update totalreserve_pages */
5783         calculate_totalreserve_pages();
5784 }
5785
5786 /**
5787  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5788  * or when memory is hot-{added|removed}
5789  *
5790  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5791  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5792  */
5793 void setup_per_zone_wmarks(void)
5794 {
5795         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5796         __setup_per_zone_wmarks();
5797         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5798 }
5799
5800 /*
5801  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5802  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5803  * to be referenced again before it is swapped out.
5804  *
5805  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5806  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5807  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5808  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5809  *
5810  * total     target    max
5811  * memory    ratio     inactive anon
5812  * -------------------------------------
5813  *   10MB       1         5MB
5814  *  100MB       1        50MB
5815  *    1GB       3       250MB
5816  *   10GB      10       0.9GB
5817  *  100GB      31         3GB
5818  *    1TB     101        10GB
5819  *   10TB     320        32GB
5820  */
5821 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5822 {
5823         unsigned int gb, ratio;
5824
5825         /* Zone size in gigabytes */
5826         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5827         if (gb)
5828                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5829         else
5830                 ratio = 1;
5831
5832         zone->inactive_ratio = ratio;
5833 }
5834
5835 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5836 {
5837         struct zone *zone;
5838
5839         for_each_zone(zone)
5840                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5841 }
5842
5843 /*
5844  * Initialise min_free_kbytes.
5845  *
5846  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5847  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5848  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5849  *
5850  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5851  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5852  *
5853  * which yields
5854  *
5855  * 16MB:        512k
5856  * 32MB:        724k
5857  * 64MB:        1024k
5858  * 128MB:       1448k
5859  * 256MB:       2048k
5860  * 512MB:       2896k
5861  * 1024MB:      4096k
5862  * 2048MB:      5792k
5863  * 4096MB:      8192k
5864  * 8192MB:      11584k
5865  * 16384MB:     16384k
5866  */
5867 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5868 {
5869         unsigned long lowmem_kbytes;
5870         int new_min_free_kbytes;
5871
5872         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5873         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5874
5875         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5876                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5877                 if (min_free_kbytes < 128)
5878                         min_free_kbytes = 128;
5879                 if (min_free_kbytes > 65536)
5880                         min_free_kbytes = 65536;
5881         } else {
5882                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5883                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5884         }
5885         setup_per_zone_wmarks();
5886         refresh_zone_stat_thresholds();
5887         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5888         setup_per_zone_inactive_ratio();
5889         return 0;
5890 }
5891 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5892
5893 /*
5894  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5895  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5896  *      changes.
5897  */
5898 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5899         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5900 {
5901         int rc;
5902
5903         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5904         if (rc)
5905                 return rc;
5906
5907         if (write) {
5908                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5909                 setup_per_zone_wmarks();
5910         }
5911         return 0;
5912 }
5913
5914 #ifdef CONFIG_NUMA
5915 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5916         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5917 {
5918         struct zone *zone;
5919         int rc;
5920
5921         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5922         if (rc)
5923                 return rc;
5924
5925         for_each_zone(zone)
5926                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5927                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5928         return 0;
5929 }
5930
5931 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5932         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5933 {
5934         struct zone *zone;
5935         int rc;
5936
5937         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5938         if (rc)
5939                 return rc;
5940
5941         for_each_zone(zone)
5942                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5943                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5944         return 0;
5945 }
5946 #endif
5947
5948 /*
5949  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5950  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5951  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5952  *
5953  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5954  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5955  * if in function of the boot time zone sizes.
5956  */
5957 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5958         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5959 {
5960         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5961         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5962         return 0;
5963 }
5964
5965 /*
5966  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5967  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5968  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5969  */
5970 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5971         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5972 {
5973         struct zone *zone;
5974         int old_percpu_pagelist_fraction;
5975         int ret;
5976
5977         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5978         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5979
5980         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5981         if (!write || ret < 0)
5982                 goto out;
5983
5984         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5985         if (percpu_pagelist_fraction &&
5986             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5987                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5988                 ret = -EINVAL;
5989                 goto out;
5990         }
5991
5992         /* No change? */
5993         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5994                 goto out;
5995
5996         for_each_populated_zone(zone) {
5997                 unsigned int cpu;
5998
5999                 for_each_possible_cpu(cpu)
6000                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6001                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6002         }
6003 out:
6004         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6005         return ret;
6006 }
6007
6008 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6009
6010 #ifdef CONFIG_NUMA
6011 static int __init set_hashdist(char *str)
6012 {
6013         if (!str)
6014                 return 0;
6015         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6016         return 1;
6017 }
6018 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6019 #endif
6020
6021 /*
6022  * allocate a large system hash table from bootmem
6023  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6024  *   quantity of entries
6025  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6026  */
6027 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6028                                      unsigned long bucketsize,
6029                                      unsigned long numentries,
6030                                      int scale,
6031                                      int flags,
6032                                      unsigned int *_hash_shift,
6033                                      unsigned int *_hash_mask,
6034                                      unsigned long low_limit,
6035                                      unsigned long high_limit)
6036 {
6037         unsigned long long max = high_limit;
6038         unsigned long log2qty, size;
6039         void *table = NULL;
6040
6041         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6042         if (!numentries) {
6043                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6044                 numentries = nr_kernel_pages;
6045
6046                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6047                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6048                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6049
6050                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6051                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6052                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6053                 else
6054                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6055
6056                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6057                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6058                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6059                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6060                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6061                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6062                                 BUG_ON(!numentries);
6063                         }
6064                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6065                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6066         }
6067         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6068
6069         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6070         if (max == 0) {
6071                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6072                 do_div(max, bucketsize);
6073         }
6074         max = min(max, 0x80000000ULL);
6075
6076         if (numentries < low_limit)
6077                 numentries = low_limit;
6078         if (numentries > max)
6079                 numentries = max;
6080
6081         log2qty = ilog2(numentries);
6082
6083         do {
6084                 size = bucketsize << log2qty;
6085                 if (flags & HASH_EARLY)
6086                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6087                 else if (hashdist)
6088                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6089                 else {
6090                         /*
6091                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6092                          * some pages at the end of hash table which
6093                          * alloc_pages_exact() automatically does
6094                          */
6095                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6096                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6097                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6098                         }
6099                 }
6100         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6101
6102         if (!table)
6103                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6104
6105         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6106                tablename,
6107                (1UL << log2qty),
6108                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6109                size);
6110
6111         if (_hash_shift)
6112                 *_hash_shift = log2qty;
6113         if (_hash_mask)
6114                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6115
6116         return table;
6117 }
6118
6119 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6120 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6121                                                         unsigned long pfn)
6122 {
6123 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6124         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6125 #else
6126         return zone->pageblock_flags;
6127 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6128 }
6129
6130 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6131 {
6132 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6133         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6134         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6135 #else
6136         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6137         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6138 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6139 }
6140
6141 /**
6142  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6143  * @page: The page within the block of interest
6144  * @pfn: The target page frame number
6145  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6146  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6147  *
6148  * Return: pageblock_bits flags
6149  */
6150 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6151                                         unsigned long end_bitidx,
6152                                         unsigned long mask)
6153 {
6154         struct zone *zone;
6155         unsigned long *bitmap;
6156         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6157         unsigned long word;
6158
6159         zone = page_zone(page);
6160         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6161         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6162         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6163         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6164
6165         word = bitmap[word_bitidx];
6166         bitidx += end_bitidx;
6167         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6168 }
6169
6170 /**
6171  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6172  * @page: The page within the block of interest
6173  * @flags: The flags to set
6174  * @pfn: The target page frame number
6175  * @end_bitidx: The last bit of interest
6176  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6177  */
6178 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6179                                         unsigned long pfn,
6180                                         unsigned long end_bitidx,
6181                                         unsigned long mask)
6182 {
6183         struct zone *zone;
6184         unsigned long *bitmap;
6185         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6186         unsigned long old_word, word;
6187
6188         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6189
6190         zone = page_zone(page);
6191         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6192         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6193         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6194         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6195
6196         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6197
6198         bitidx += end_bitidx;
6199         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6200         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6201
6202         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6203         for (;;) {
6204                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6205                 if (word == old_word)
6206                         break;
6207                 word = old_word;
6208         }
6209 }
6210
6211 /*
6212  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6213  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6214  *
6215  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6216  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6217  * expect this function should be exact.
6218  */
6219 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6220                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6221 {
6222         unsigned long pfn, iter, found;
6223         int mt;
6224
6225         /*
6226          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6227          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6228          */
6229         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6230                 return false;
6231         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6232         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6233                 return false;
6234
6235         pfn = page_to_pfn(page);
6236         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6237                 unsigned long check = pfn + iter;
6238
6239                 if (!pfn_valid_within(check))
6240                         continue;
6241
6242                 page = pfn_to_page(check);
6243
6244                 /*
6245                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6246                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6247                  * handle each tail page individually in migration.
6248                  */
6249                 if (PageHuge(page)) {
6250                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6251                         continue;
6252                 }
6253
6254                 /*
6255                  * We can't use page_count without pin a page
6256                  * because another CPU can free compound page.
6257                  * This check already skips compound tails of THP
6258                  * because their page->_count is zero at all time.
6259                  */
6260                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6261                         if (PageBuddy(page))
6262                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6263                         continue;
6264                 }
6265
6266                 /*
6267                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6268                  * page_count() is not 0.
6269                  */
6270                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6271                         continue;
6272
6273                 if (!PageLRU(page))
6274                         found++;
6275                 /*
6276                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6277                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6278                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6279                  */
6280                 /*
6281                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6282                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6283                  *
6284                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6285                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6286                  * page at boot.
6287                  */
6288                 if (found > count)
6289                         return true;
6290         }
6291         return false;
6292 }
6293
6294 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6295 {
6296         struct zone *zone;
6297         unsigned long pfn;
6298
6299         /*
6300          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6301          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6302          * the zone but still within the section.
6303          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6304          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6305          */
6306         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6307                 return false;
6308
6309         zone = page_zone(page);
6310         pfn = page_to_pfn(page);
6311         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6312                 return false;
6313
6314         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6315 }
6316
6317 #ifdef CONFIG_CMA
6318
6319 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6320 {
6321         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6322                              pageblock_nr_pages) - 1);
6323 }
6324
6325 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6326 {
6327         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6328                                 pageblock_nr_pages));
6329 }
6330
6331 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6332 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6333                                         unsigned long start, unsigned long end)
6334 {
6335         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6336         unsigned long nr_reclaimed;
6337         unsigned long pfn = start;
6338         unsigned int tries = 0;
6339         int ret = 0;
6340
6341         migrate_prep();
6342
6343         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6344                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6345                         ret = -EINTR;
6346                         break;
6347                 }
6348
6349                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6350                         cc->nr_migratepages = 0;
6351                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6352                         if (!pfn) {
6353                                 ret = -EINTR;
6354                                 break;
6355                         }
6356                         tries = 0;
6357                 } else if (++tries == 5) {
6358                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6359                         break;
6360                 }
6361
6362                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6363                                                         &cc->migratepages);
6364                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6365
6366                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6367                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6368         }
6369         if (ret < 0) {
6370                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6371                 return ret;
6372         }
6373         return 0;
6374 }
6375
6376 /**
6377  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6378  * @start:      start PFN to allocate
6379  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6380  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6381  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6382  *                      in range must have the same migratetype and it must
6383  *                      be either of the two.
6384  *
6385  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6386  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6387  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6388  * pages fall in.
6389  *
6390  * The PFN range must belong to a single zone.
6391  *
6392  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6393  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6394  * need to be freed with free_contig_range().
6395  */
6396 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6397                        unsigned migratetype)
6398 {
6399         unsigned long outer_start, outer_end;
6400         int ret = 0, order;
6401
6402         struct compact_control cc = {
6403                 .nr_migratepages = 0,
6404                 .order = -1,
6405                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6406                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6407                 .ignore_skip_hint = true,
6408         };
6409         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6410
6411         /*
6412          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6413          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6414          * have different sizes, and due to the way page allocator
6415          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6416          * that page allocator won't try to merge buddies from
6417          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6418          * other migration type.
6419          *
6420          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6421          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6422          * we are interested in).  This will put all the pages in
6423          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6424          *
6425          * When this is done, we take the pages in range from page
6426          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6427          * page allocator will never consider using them.
6428          *
6429          * This lets us mark the pageblocks back as
6430          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6431          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6432          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6433          */
6434
6435         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6436                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6437                                        false);
6438         if (ret)
6439                 return ret;
6440
6441         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6442         if (ret)
6443                 goto done;
6444
6445         /*
6446          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6447          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6448          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6449          * What we are going to do is to allocate all pages from
6450          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6451          *
6452          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6453          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6454          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6455          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6456          * once this is done free the pages we are not interested in.
6457          *
6458          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6459          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6460          */
6461
6462         lru_add_drain_all();
6463         drain_all_pages(cc.zone);
6464
6465         order = 0;
6466         outer_start = start;
6467         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6468                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6469                         ret = -EBUSY;
6470                         goto done;
6471                 }
6472                 outer_start &= ~0UL << order;
6473         }
6474
6475         /* Make sure the range is really isolated. */
6476         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6477                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6478                         __func__, outer_start, end);
6479                 ret = -EBUSY;
6480                 goto done;
6481         }
6482
6483         /* Grab isolated pages from freelists. */
6484         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6485         if (!outer_end) {
6486                 ret = -EBUSY;
6487                 goto done;
6488         }
6489
6490         /* Free head and tail (if any) */
6491         if (start != outer_start)
6492                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6493         if (end != outer_end)
6494                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6495
6496 done:
6497         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6498                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6499         return ret;
6500 }
6501
6502 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6503 {
6504         unsigned int count = 0;
6505
6506         for (; nr_pages--; pfn++) {
6507                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6508
6509                 count += page_count(page) != 1;
6510                 __free_page(page);
6511         }
6512         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6513 }
6514 #endif
6515
6516 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6517 /*
6518  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6519  * page high values need to be recalulated.
6520  */
6521 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6522 {
6523         unsigned cpu;
6524         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6525         for_each_possible_cpu(cpu)
6526                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6527                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6528         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6529 }
6530 #endif
6531
6532 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6533 {
6534         unsigned long flags;
6535         int cpu;
6536         struct per_cpu_pageset *pset;
6537
6538         /* avoid races with drain_pages()  */
6539         local_irq_save(flags);
6540         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6541                 for_each_online_cpu(cpu) {
6542                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6543                         drain_zonestat(zone, pset);
6544                 }
6545                 free_percpu(zone->pageset);
6546                 zone->pageset = &boot_pageset;
6547         }
6548         local_irq_restore(flags);
6549 }
6550
6551 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6552 /*
6553  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6554  */
6555 void
6556 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6557 {
6558         struct page *page;
6559         struct zone *zone;
6560         unsigned int order, i;
6561         unsigned long pfn;
6562         unsigned long flags;
6563         /* find the first valid pfn */
6564         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6565                 if (pfn_valid(pfn))
6566                         break;
6567         if (pfn == end_pfn)
6568                 return;
6569         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6570         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6571         pfn = start_pfn;
6572         while (pfn < end_pfn) {
6573                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6574                         pfn++;
6575                         continue;
6576                 }
6577                 page = pfn_to_page(pfn);
6578                 /*
6579                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6580                  * page_count() is not 0.
6581                  */
6582                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6583                         pfn++;
6584                         SetPageReserved(page);
6585                         continue;
6586                 }
6587
6588                 BUG_ON(page_count(page));
6589                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6590                 order = page_order(page);
6591 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6592                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6593                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6594 #endif
6595                 list_del(&page->lru);
6596                 rmv_page_order(page);
6597                 zone->free_area[order].nr_free--;
6598                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6599                         SetPageReserved((page+i));
6600                 pfn += (1 << order);
6601         }
6602         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6603 }
6604 #endif
6605
6606 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6607 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6608 {
6609         struct zone *zone = page_zone(page);
6610         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6611         unsigned long flags;
6612         unsigned int order;
6613
6614         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6615         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6616                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6617
6618                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6619                         break;
6620         }
6621         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6622
6623         return order < MAX_ORDER;
6624 }
6625 #endif