mm/page_alloc.c: cleanup obsolete KM_USER*
[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/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
116 /*
117  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
118  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
119  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
120  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
121  */
122 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
123
124 int percpu_pagelist_fraction;
125 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
126
127 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
128 /*
129  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
130  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
131  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
132  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
133  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
134  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
135  */
136
137 static gfp_t saved_gfp_mask;
138
139 void pm_restore_gfp_mask(void)
140 {
141         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
142         if (saved_gfp_mask) {
143                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
144                 saved_gfp_mask = 0;
145         }
146 }
147
148 void pm_restrict_gfp_mask(void)
149 {
150         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
151         WARN_ON(saved_gfp_mask);
152         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
153         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
154 }
155
156 bool pm_suspended_storage(void)
157 {
158         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
159                 return false;
160         return true;
161 }
162 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
163
164 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
165 int pageblock_order __read_mostly;
166 #endif
167
168 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
169
170 /*
171  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
172  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
173  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
174  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
175  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
176  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
177  *
178  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
179  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
180  */
181 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          256,
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          32,
190 #endif
191          32,
192 };
193
194 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
195
196 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
198          "DMA",
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
201          "DMA32",
202 #endif
203          "Normal",
204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
205          "HighMem",
206 #endif
207          "Movable",
208 };
209
210 int min_free_kbytes = 1024;
211 int user_min_free_kbytes = -1;
212
213 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
214 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
215 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
216
217 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
221 static unsigned long __initdata required_movablecore;
222 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
223
224 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
225 int movable_zone;
226 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
228
229 #if MAX_NUMNODES > 1
230 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
231 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
232 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
233 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
234 #endif
235
236 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
237
238 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
239 {
240         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
241                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
242                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
243
244         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
245                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
384 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
385 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
386 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
387
388 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
389 {
390         if (!buf)
391                 return -EINVAL;
392
393         if (strcmp(buf, "on") == 0)
394                 _debug_pagealloc_enabled = true;
395
396         return 0;
397 }
398 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
399
400 static bool need_debug_guardpage(void)
401 {
402         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
403         if (!debug_pagealloc_enabled())
404                 return false;
405
406         return true;
407 }
408
409 static void init_debug_guardpage(void)
410 {
411         if (!debug_pagealloc_enabled())
412                 return;
413
414         _debug_guardpage_enabled = true;
415 }
416
417 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
418         .need = need_debug_guardpage,
419         .init = init_debug_guardpage,
420 };
421
422 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
423 {
424         unsigned long res;
425
426         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
427                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
428                 return 0;
429         }
430         _debug_guardpage_minorder = res;
431         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
432         return 0;
433 }
434 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
435
436 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
437                                 unsigned int order, int migratetype)
438 {
439         struct page_ext *page_ext;
440
441         if (!debug_guardpage_enabled())
442                 return;
443
444         page_ext = lookup_page_ext(page);
445         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
446
447         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
448         set_page_private(page, order);
449         /* Guard pages are not available for any usage */
450         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
451 }
452
453 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
454                                 unsigned int order, int migratetype)
455 {
456         struct page_ext *page_ext;
457
458         if (!debug_guardpage_enabled())
459                 return;
460
461         page_ext = lookup_page_ext(page);
462         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
463
464         set_page_private(page, 0);
465         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
466                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
467 }
468 #else
469 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
470 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
471                                 unsigned int order, int migratetype) {}
472 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
473                                 unsigned int order, int migratetype) {}
474 #endif
475
476 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
477 {
478         set_page_private(page, order);
479         __SetPageBuddy(page);
480 }
481
482 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
483 {
484         __ClearPageBuddy(page);
485         set_page_private(page, 0);
486 }
487
488 /*
489  * This function checks whether a page is free && is the buddy
490  * we can do coalesce a page and its buddy if
491  * (a) the buddy is not in a hole &&
492  * (b) the buddy is in the buddy system &&
493  * (c) a page and its buddy have the same order &&
494  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
495  *
496  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
497  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
498  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
499  * serialized by zone->lock.
500  *
501  * For recording page's order, we use page_private(page).
502  */
503 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
504                                                         unsigned int order)
505 {
506         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
507                 return 0;
508
509         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
510                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
511                         return 0;
512
513                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
514
515                 return 1;
516         }
517
518         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
519                 /*
520                  * zone check is done late to avoid uselessly
521                  * calculating zone/node ids for pages that could
522                  * never merge.
523                  */
524                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
525                         return 0;
526
527                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
528
529                 return 1;
530         }
531         return 0;
532 }
533
534 /*
535  * Freeing function for a buddy system allocator.
536  *
537  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
538  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
539  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
540  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
541  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
542  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
543  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
544  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
545  * parts of the VM system.
546  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
547  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
548  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
549  * field.
550  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
551  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
552  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
553  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
554  * triggers coalescing into a block of larger size.
555  *
556  * -- nyc
557  */
558
559 static inline void __free_one_page(struct page *page,
560                 unsigned long pfn,
561                 struct zone *zone, unsigned int order,
562                 int migratetype)
563 {
564         unsigned long page_idx;
565         unsigned long combined_idx;
566         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
567         struct page *buddy;
568         int max_order = MAX_ORDER;
569
570         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
571         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
572
573         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
574         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
575                 /*
576                  * We restrict max order of merging to prevent merge
577                  * between freepages on isolate pageblock and normal
578                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
579                  * could cause incorrect freepage accounting.
580                  */
581                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
582         } else {
583                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
584         }
585
586         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
587
588         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
589         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
590
591         while (order < max_order - 1) {
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
593                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
594                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
595                         break;
596                 /*
597                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
598                  * merge with it and move up one order.
599                  */
600                 if (page_is_guard(buddy)) {
601                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
602                 } else {
603                         list_del(&buddy->lru);
604                         zone->free_area[order].nr_free--;
605                         rmv_page_order(buddy);
606                 }
607                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
608                 page = page + (combined_idx - page_idx);
609                 page_idx = combined_idx;
610                 order++;
611         }
612         set_page_order(page, order);
613
614         /*
615          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
616          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
617          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
618          * that is happening, add the free page to the tail of the list
619          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
620          * as a higher order page
621          */
622         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
623                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
624                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
625                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
626                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
627                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
628                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
629                         list_add_tail(&page->lru,
630                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
631                         goto out;
632                 }
633         }
634
635         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
636 out:
637         zone->free_area[order].nr_free++;
638 }
639
640 static inline int free_pages_check(struct page *page)
641 {
642         const char *bad_reason = NULL;
643         unsigned long bad_flags = 0;
644
645         if (unlikely(page_mapcount(page)))
646                 bad_reason = "nonzero mapcount";
647         if (unlikely(page->mapping != NULL))
648                 bad_reason = "non-NULL mapping";
649         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
650                 bad_reason = "nonzero _count";
651         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
652                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
653                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
654         }
655 #ifdef CONFIG_MEMCG
656         if (unlikely(page->mem_cgroup))
657                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
658 #endif
659         if (unlikely(bad_reason)) {
660                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
661                 return 1;
662         }
663         page_cpupid_reset_last(page);
664         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
665                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
666         return 0;
667 }
668
669 /*
670  * Frees a number of pages from the PCP lists
671  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
672  * count is the number of pages to free.
673  *
674  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
675  * see if this freeing clears that state.
676  *
677  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
678  * pinned" detection logic.
679  */
680 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
681                                         struct per_cpu_pages *pcp)
682 {
683         int migratetype = 0;
684         int batch_free = 0;
685         int to_free = count;
686         unsigned long nr_scanned;
687
688         spin_lock(&zone->lock);
689         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
690         if (nr_scanned)
691                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
692
693         while (to_free) {
694                 struct page *page;
695                 struct list_head *list;
696
697                 /*
698                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
699                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
700                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
701                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
702                  * lists
703                  */
704                 do {
705                         batch_free++;
706                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
707                                 migratetype = 0;
708                         list = &pcp->lists[migratetype];
709                 } while (list_empty(list));
710
711                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
712                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
713                         batch_free = to_free;
714
715                 do {
716                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
717
718                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
719                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
720                         list_del(&page->lru);
721                         mt = get_freepage_migratetype(page);
722                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
723                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
724
725                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
726                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
727                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
728                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
729         }
730         spin_unlock(&zone->lock);
731 }
732
733 static void free_one_page(struct zone *zone,
734                                 struct page *page, unsigned long pfn,
735                                 unsigned int order,
736                                 int migratetype)
737 {
738         unsigned long nr_scanned;
739         spin_lock(&zone->lock);
740         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
741         if (nr_scanned)
742                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
743
744         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
745                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
746                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
747         }
748         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
749         spin_unlock(&zone->lock);
750 }
751
752 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
753 {
754         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
755                 return 0;
756         if (unlikely(!PageTail(page))) {
757                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
758                 return 1;
759         }
760         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
761                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
768 {
769         bool compound = PageCompound(page);
770         int i, bad = 0;
771
772         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
773         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
774
775         trace_mm_page_free(page, order);
776         kmemcheck_free_shadow(page, order);
777         kasan_free_pages(page, order);
778
779         if (PageAnon(page))
780                 page->mapping = NULL;
781         bad += free_pages_check(page);
782         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
783                 if (compound)
784                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
785                 bad += free_pages_check(page + i);
786         }
787         if (bad)
788                 return false;
789
790         reset_page_owner(page, order);
791
792         if (!PageHighMem(page)) {
793                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
794                                            PAGE_SIZE << order);
795                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
796                                            PAGE_SIZE << order);
797         }
798         arch_free_page(page, order);
799         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
800
801         return true;
802 }
803
804 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
805 {
806         unsigned long flags;
807         int migratetype;
808         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
809
810         if (!free_pages_prepare(page, order))
811                 return;
812
813         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
814         local_irq_save(flags);
815         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
816         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
817         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
818         local_irq_restore(flags);
819 }
820
821 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
822 {
823         unsigned int nr_pages = 1 << order;
824         struct page *p = page;
825         unsigned int loop;
826
827         prefetchw(p);
828         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
829                 prefetchw(p + 1);
830                 __ClearPageReserved(p);
831                 set_page_count(p, 0);
832         }
833         __ClearPageReserved(p);
834         set_page_count(p, 0);
835
836         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
837         set_page_refcounted(page);
838         __free_pages(page, order);
839 }
840
841 #ifdef CONFIG_CMA
842 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
843 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
844 {
845         unsigned i = pageblock_nr_pages;
846         struct page *p = page;
847
848         do {
849                 __ClearPageReserved(p);
850                 set_page_count(p, 0);
851         } while (++p, --i);
852
853         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
854
855         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
856                 i = pageblock_nr_pages;
857                 p = page;
858                 do {
859                         set_page_refcounted(p);
860                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
861                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
862                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
863         } else {
864                 set_page_refcounted(page);
865                 __free_pages(page, pageblock_order);
866         }
867
868         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
869 }
870 #endif
871
872 /*
873  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
874  * Please do not alter this order without good reasons and regression
875  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
876  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
877  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
878  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
879  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
880  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
881  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
882  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
883  *
884  * -- nyc
885  */
886 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
887         int low, int high, struct free_area *area,
888         int migratetype)
889 {
890         unsigned long size = 1 << high;
891
892         while (high > low) {
893                 area--;
894                 high--;
895                 size >>= 1;
896                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
897
898                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
899                         debug_guardpage_enabled() &&
900                         high < debug_guardpage_minorder()) {
901                         /*
902                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
903                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
904                          * Corresponding page table entries will not be touched,
905                          * pages will stay not present in virtual address space
906                          */
907                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
908                         continue;
909                 }
910                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
911                 area->nr_free++;
912                 set_page_order(&page[size], high);
913         }
914 }
915
916 /*
917  * This page is about to be returned from the page allocator
918  */
919 static inline int check_new_page(struct page *page)
920 {
921         const char *bad_reason = NULL;
922         unsigned long bad_flags = 0;
923
924         if (unlikely(page_mapcount(page)))
925                 bad_reason = "nonzero mapcount";
926         if (unlikely(page->mapping != NULL))
927                 bad_reason = "non-NULL mapping";
928         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
929                 bad_reason = "nonzero _count";
930         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
931                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
932                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
933         }
934 #ifdef CONFIG_MEMCG
935         if (unlikely(page->mem_cgroup))
936                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
937 #endif
938         if (unlikely(bad_reason)) {
939                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
940                 return 1;
941         }
942         return 0;
943 }
944
945 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
946                                                                 int alloc_flags)
947 {
948         int i;
949
950         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
951                 struct page *p = page + i;
952                 if (unlikely(check_new_page(p)))
953                         return 1;
954         }
955
956         set_page_private(page, 0);
957         set_page_refcounted(page);
958
959         arch_alloc_page(page, order);
960         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
961         kasan_alloc_pages(page, order);
962
963         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
964                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
965                         clear_highpage(page + i);
966
967         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
968                 prep_compound_page(page, order);
969
970         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
971
972         /*
973          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
974          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
975          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
976          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
977          */
978         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
979
980         return 0;
981 }
982
983 /*
984  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
985  * the smallest available page from the freelists
986  */
987 static inline
988 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
989                                                 int migratetype)
990 {
991         unsigned int current_order;
992         struct free_area *area;
993         struct page *page;
994
995         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
996         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
997                 area = &(zone->free_area[current_order]);
998                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
999                         continue;
1000
1001                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1002                                                         struct page, lru);
1003                 list_del(&page->lru);
1004                 rmv_page_order(page);
1005                 area->nr_free--;
1006                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1007                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1008                 return page;
1009         }
1010
1011         return NULL;
1012 }
1013
1014
1015 /*
1016  * This array describes the order lists are fallen back to when
1017  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1018  */
1019 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1020         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1021         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1022         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1023 #ifdef CONFIG_CMA
1024         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1025 #endif
1026         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1027 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1028         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1029 #endif
1030 };
1031
1032 #ifdef CONFIG_CMA
1033 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1034                                         unsigned int order)
1035 {
1036         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1037 }
1038 #else
1039 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1040                                         unsigned int order) { return NULL; }
1041 #endif
1042
1043 /*
1044  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1045  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1046  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1047  */
1048 int move_freepages(struct zone *zone,
1049                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1050                           int migratetype)
1051 {
1052         struct page *page;
1053         unsigned long order;
1054         int pages_moved = 0;
1055
1056 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1057         /*
1058          * page_zone is not safe to call in this context when
1059          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1060          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1061          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1062          * grouping pages by mobility
1063          */
1064         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1065 #endif
1066
1067         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1068                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1069                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1070
1071                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1072                         page++;
1073                         continue;
1074                 }
1075
1076                 if (!PageBuddy(page)) {
1077                         page++;
1078                         continue;
1079                 }
1080
1081                 order = page_order(page);
1082                 list_move(&page->lru,
1083                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1084                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1085                 page += 1 << order;
1086                 pages_moved += 1 << order;
1087         }
1088
1089         return pages_moved;
1090 }
1091
1092 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1093                                 int migratetype)
1094 {
1095         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1096         struct page *start_page, *end_page;
1097
1098         start_pfn = page_to_pfn(page);
1099         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1100         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1101         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1102         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1103
1104         /* Do not cross zone boundaries */
1105         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1106                 start_page = page;
1107         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1108                 return 0;
1109
1110         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1111 }
1112
1113 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1114                                         int start_order, int migratetype)
1115 {
1116         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1117
1118         while (nr_pageblocks--) {
1119                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1120                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1121         }
1122 }
1123
1124 /*
1125  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1126  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1127  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1128  *
1129  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1130  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1131  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1132  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1133  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1134  * pageblocks.
1135  */
1136 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1137 {
1138         /*
1139          * Leaving this order check is intended, although there is
1140          * relaxed order check in next check. The reason is that
1141          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1142          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1143          * so could be changed anytime.
1144          */
1145         if (order >= pageblock_order)
1146                 return true;
1147
1148         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1149                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1150                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1151                 page_group_by_mobility_disabled)
1152                 return true;
1153
1154         return false;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1159  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1160  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1161  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1162  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1163  */
1164 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1165                                                           int start_type)
1166 {
1167         int current_order = page_order(page);
1168         int pages;
1169
1170         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1171         if (current_order >= pageblock_order) {
1172                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1173                 return;
1174         }
1175
1176         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1177
1178         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1179         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1180                         page_group_by_mobility_disabled)
1181                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1186  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1187  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1188  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1189  */
1190 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1191                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1192 {
1193         int i;
1194         int fallback_mt;
1195
1196         if (area->nr_free == 0)
1197                 return -1;
1198
1199         *can_steal = false;
1200         for (i = 0;; i++) {
1201                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1202                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1203                         break;
1204
1205                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1206                         continue;
1207
1208                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1209                         *can_steal = true;
1210
1211                 if (!only_stealable)
1212                         return fallback_mt;
1213
1214                 if (*can_steal)
1215                         return fallback_mt;
1216         }
1217
1218         return -1;
1219 }
1220
1221 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1222 static inline struct page *
1223 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1224 {
1225         struct free_area *area;
1226         unsigned int current_order;
1227         struct page *page;
1228         int fallback_mt;
1229         bool can_steal;
1230
1231         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1232         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1233                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1234                                 --current_order) {
1235                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1236                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1237                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1238                 if (fallback_mt == -1)
1239                         continue;
1240
1241                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1242                                                 struct page, lru);
1243                 if (can_steal)
1244                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1245
1246                 /* Remove the page from the freelists */
1247                 area->nr_free--;
1248                 list_del(&page->lru);
1249                 rmv_page_order(page);
1250
1251                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1252                                         start_migratetype);
1253                 /*
1254                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1255                  * migratetype depending on the decisions in
1256                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1257                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1258                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1259                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1260                  */
1261                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1262
1263                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1264                         start_migratetype, fallback_mt);
1265
1266                 return page;
1267         }
1268
1269         return NULL;
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1274  * Call me with the zone->lock already held.
1275  */
1276 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1277                                                 int migratetype)
1278 {
1279         struct page *page;
1280
1281 retry_reserve:
1282         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1283
1284         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1285                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1286                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1287
1288                 if (!page)
1289                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1290
1291                 /*
1292                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1293                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1294                  * and we want just one call site
1295                  */
1296                 if (!page) {
1297                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1298                         goto retry_reserve;
1299                 }
1300         }
1301
1302         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1303         return page;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1308  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1309  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1310  */
1311 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1312                         unsigned long count, struct list_head *list,
1313                         int migratetype, bool cold)
1314 {
1315         int i;
1316
1317         spin_lock(&zone->lock);
1318         for (i = 0; i < count; ++i) {
1319                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1320                 if (unlikely(page == NULL))
1321                         break;
1322
1323                 /*
1324                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1325                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1326                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1327                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1328                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1329                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1330                  * properly.
1331                  */
1332                 if (likely(!cold))
1333                         list_add(&page->lru, list);
1334                 else
1335                         list_add_tail(&page->lru, list);
1336                 list = &page->lru;
1337                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1338                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1339                                               -(1 << order));
1340         }
1341         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1342         spin_unlock(&zone->lock);
1343         return i;
1344 }
1345
1346 #ifdef CONFIG_NUMA
1347 /*
1348  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1349  * currently executing processor on remote nodes after they have
1350  * expired.
1351  *
1352  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1353  * a single processor.
1354  */
1355 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1356 {
1357         unsigned long flags;
1358         int to_drain, batch;
1359
1360         local_irq_save(flags);
1361         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1362         to_drain = min(pcp->count, batch);
1363         if (to_drain > 0) {
1364                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1365                 pcp->count -= to_drain;
1366         }
1367         local_irq_restore(flags);
1368 }
1369 #endif
1370
1371 /*
1372  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1373  *
1374  * The processor must either be the current processor and the
1375  * thread pinned to the current processor or a processor that
1376  * is not online.
1377  */
1378 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1379 {
1380         unsigned long flags;
1381         struct per_cpu_pageset *pset;
1382         struct per_cpu_pages *pcp;
1383
1384         local_irq_save(flags);
1385         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1386
1387         pcp = &pset->pcp;
1388         if (pcp->count) {
1389                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1390                 pcp->count = 0;
1391         }
1392         local_irq_restore(flags);
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1397  *
1398  * The processor must either be the current processor and the
1399  * thread pinned to the current processor or a processor that
1400  * is not online.
1401  */
1402 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1403 {
1404         struct zone *zone;
1405
1406         for_each_populated_zone(zone) {
1407                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1408         }
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1413  *
1414  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1415  * the single zone's pages.
1416  */
1417 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1418 {
1419         int cpu = smp_processor_id();
1420
1421         if (zone)
1422                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1423         else
1424                 drain_pages(cpu);
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1429  *
1430  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1431  *
1432  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1433  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1434  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1435  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1436  * before the call to on_each_cpu_mask().
1437  */
1438 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1439 {
1440         int cpu;
1441
1442         /*
1443          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1444          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1445          */
1446         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1447
1448         /*
1449          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1450          * as offline notification will cause the notified
1451          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1452          * disables preemption as part of its processing
1453          */
1454         for_each_online_cpu(cpu) {
1455                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1456                 struct zone *z;
1457                 bool has_pcps = false;
1458
1459                 if (zone) {
1460                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1461                         if (pcp->pcp.count)
1462                                 has_pcps = true;
1463                 } else {
1464                         for_each_populated_zone(z) {
1465                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1466                                 if (pcp->pcp.count) {
1467                                         has_pcps = true;
1468                                         break;
1469                                 }
1470                         }
1471                 }
1472
1473                 if (has_pcps)
1474                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1475                 else
1476                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1477         }
1478         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1479                                                                 zone, 1);
1480 }
1481
1482 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1483
1484 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1485 {
1486         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1487         unsigned long flags;
1488         unsigned int order, t;
1489         struct list_head *curr;
1490
1491         if (zone_is_empty(zone))
1492                 return;
1493
1494         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1495
1496         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1497         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1498                 if (pfn_valid(pfn)) {
1499                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1500
1501                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1502                                 swsusp_unset_page_free(page);
1503                 }
1504
1505         for_each_migratetype_order(order, t) {
1506                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1507                         unsigned long i;
1508
1509                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1510                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1511                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1512                 }
1513         }
1514         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1515 }
1516 #endif /* CONFIG_PM */
1517
1518 /*
1519  * Free a 0-order page
1520  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1521  */
1522 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1523 {
1524         struct zone *zone = page_zone(page);
1525         struct per_cpu_pages *pcp;
1526         unsigned long flags;
1527         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1528         int migratetype;
1529
1530         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1531                 return;
1532
1533         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1534         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1535         local_irq_save(flags);
1536         __count_vm_event(PGFREE);
1537
1538         /*
1539          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1540          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1541          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1542          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1543          * excessively into the page allocator
1544          */
1545         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1546                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1547                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1548                         goto out;
1549                 }
1550                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1551         }
1552
1553         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1554         if (!cold)
1555                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1556         else
1557                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1558         pcp->count++;
1559         if (pcp->count >= pcp->high) {
1560                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1561                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1562                 pcp->count -= batch;
1563         }
1564
1565 out:
1566         local_irq_restore(flags);
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Free a list of 0-order pages
1571  */
1572 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1573 {
1574         struct page *page, *next;
1575
1576         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1577                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1578                 free_hot_cold_page(page, cold);
1579         }
1580 }
1581
1582 /*
1583  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1584  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1585  * Each sub-page must be freed individually.
1586  *
1587  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1588  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1589  */
1590 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1591 {
1592         int i;
1593
1594         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1595         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1596
1597 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1598         /*
1599          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1600          * otherwise free the whole shadow.
1601          */
1602         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1603                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1604 #endif
1605
1606         set_page_owner(page, 0, 0);
1607         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1608                 set_page_refcounted(page + i);
1609                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1610         }
1611 }
1612 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1613
1614 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1615 {
1616         unsigned long watermark;
1617         struct zone *zone;
1618         int mt;
1619
1620         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1621
1622         zone = page_zone(page);
1623         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1624
1625         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1626                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1627                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1628                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1629                         return 0;
1630
1631                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1632         }
1633
1634         /* Remove page from free list */
1635         list_del(&page->lru);
1636         zone->free_area[order].nr_free--;
1637         rmv_page_order(page);
1638
1639         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1640         if (order >= pageblock_order - 1) {
1641                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1642                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1643                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1644                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1645                                 set_pageblock_migratetype(page,
1646                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1647                 }
1648         }
1649
1650         set_page_owner(page, order, 0);
1651         return 1UL << order;
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1656  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1657  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1658  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1659  * are enabled.
1660  *
1661  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1662  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1663  */
1664 int split_free_page(struct page *page)
1665 {
1666         unsigned int order;
1667         int nr_pages;
1668
1669         order = page_order(page);
1670
1671         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1672         if (!nr_pages)
1673                 return 0;
1674
1675         /* Split into individual pages */
1676         set_page_refcounted(page);
1677         split_page(page, order);
1678         return nr_pages;
1679 }
1680
1681 /*
1682  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1683  */
1684 static inline
1685 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1686                         struct zone *zone, unsigned int order,
1687                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1688 {
1689         unsigned long flags;
1690         struct page *page;
1691         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1692
1693         if (likely(order == 0)) {
1694                 struct per_cpu_pages *pcp;
1695                 struct list_head *list;
1696
1697                 local_irq_save(flags);
1698                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1699                 list = &pcp->lists[migratetype];
1700                 if (list_empty(list)) {
1701                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1702                                         pcp->batch, list,
1703                                         migratetype, cold);
1704                         if (unlikely(list_empty(list)))
1705                                 goto failed;
1706                 }
1707
1708                 if (cold)
1709                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1710                 else
1711                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1712
1713                 list_del(&page->lru);
1714                 pcp->count--;
1715         } else {
1716                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1717                         /*
1718                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1719                          *
1720                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1721                          * properly detect and handle allocation failures.
1722                          *
1723                          * We most definitely don't want callers attempting to
1724                          * allocate greater than order-1 page units with
1725                          * __GFP_NOFAIL.
1726                          */
1727                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1728                 }
1729                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1730                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1731                 spin_unlock(&zone->lock);
1732                 if (!page)
1733                         goto failed;
1734                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1735                                           get_freepage_migratetype(page));
1736         }
1737
1738         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1739         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1740             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1741                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1742
1743         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1744         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1745         local_irq_restore(flags);
1746
1747         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1748         return page;
1749
1750 failed:
1751         local_irq_restore(flags);
1752         return NULL;
1753 }
1754
1755 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1756
1757 static struct {
1758         struct fault_attr attr;
1759
1760         u32 ignore_gfp_highmem;
1761         u32 ignore_gfp_wait;
1762         u32 min_order;
1763 } fail_page_alloc = {
1764         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1765         .ignore_gfp_wait = 1,
1766         .ignore_gfp_highmem = 1,
1767         .min_order = 1,
1768 };
1769
1770 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1771 {
1772         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1773 }
1774 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1775
1776 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1777 {
1778         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1779                 return false;
1780         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1781                 return false;
1782         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1783                 return false;
1784         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1785                 return false;
1786
1787         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1788 }
1789
1790 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1791
1792 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1793 {
1794         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1795         struct dentry *dir;
1796
1797         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1798                                         &fail_page_alloc.attr);
1799         if (IS_ERR(dir))
1800                 return PTR_ERR(dir);
1801
1802         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1803                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1804                 goto fail;
1805         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1806                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1807                 goto fail;
1808         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1809                                 &fail_page_alloc.min_order))
1810                 goto fail;
1811
1812         return 0;
1813 fail:
1814         debugfs_remove_recursive(dir);
1815
1816         return -ENOMEM;
1817 }
1818
1819 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1820
1821 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1822
1823 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1824
1825 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1826 {
1827         return false;
1828 }
1829
1830 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1831
1832 /*
1833  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1834  * of the allocation.
1835  */
1836 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1837                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1838                         long free_pages)
1839 {
1840         /* free_pages may go negative - that's OK */
1841         long min = mark;
1842         int o;
1843         long free_cma = 0;
1844
1845         free_pages -= (1 << order) - 1;
1846         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1847                 min -= min / 2;
1848         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1849                 min -= min / 4;
1850 #ifdef CONFIG_CMA
1851         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1852         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1853                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1854 #endif
1855
1856         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1857                 return false;
1858         for (o = 0; o < order; o++) {
1859                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1860                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1861
1862                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1863                 min >>= 1;
1864
1865                 if (free_pages <= min)
1866                         return false;
1867         }
1868         return true;
1869 }
1870
1871 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1872                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1873 {
1874         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1875                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1876 }
1877
1878 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1879                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1880 {
1881         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1882
1883         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1884                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1885
1886         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1887                                                                 free_pages);
1888 }
1889
1890 #ifdef CONFIG_NUMA
1891 /*
1892  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1893  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1894  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1895  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1896  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1897  *
1898  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1899  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1900  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1901  *
1902  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1903  * nothing and returns NULL.
1904  *
1905  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1906  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1907  *
1908  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1909  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1910  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1911  * quickly as we can.
1912  */
1913 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1914 {
1915         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1916         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1917
1918         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1919         if (!zlc)
1920                 return NULL;
1921
1922         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1923                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1924                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1925         }
1926
1927         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1928                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1929                                         &node_states[N_MEMORY];
1930         return allowednodes;
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1935  * if it is worth looking at further for free memory:
1936  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1937  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1938  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1939  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1940  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1941  * else return false (zero) if it is not.
1942  *
1943  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1944  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1945  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1946  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1947  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1948  * into the second scan of the zonelist.
1949  *
1950  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1951  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1952  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1953  * unturned looking for a free page.
1954  */
1955 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1956                                                 nodemask_t *allowednodes)
1957 {
1958         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1959         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1960         int n;                          /* node that zone *z is on */
1961
1962         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1963         if (!zlc)
1964                 return 1;
1965
1966         i = z - zonelist->_zonerefs;
1967         n = zlc->z_to_n[i];
1968
1969         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1970         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1971 }
1972
1973 /*
1974  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1975  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1976  * from that zone don't waste time re-examining it.
1977  */
1978 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1979 {
1980         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1981         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1982
1983         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1984         if (!zlc)
1985                 return;
1986
1987         i = z - zonelist->_zonerefs;
1988
1989         set_bit(i, zlc->fullzones);
1990 }
1991
1992 /*
1993  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1994  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1995  */
1996 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1997 {
1998         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1999
2000         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2001         if (!zlc)
2002                 return;
2003
2004         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2005 }
2006
2007 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2008 {
2009         return local_zone->node == zone->node;
2010 }
2011
2012 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2013 {
2014         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2015                                 RECLAIM_DISTANCE;
2016 }
2017
2018 #else   /* CONFIG_NUMA */
2019
2020 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2021 {
2022         return NULL;
2023 }
2024
2025 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2026                                 nodemask_t *allowednodes)
2027 {
2028         return 1;
2029 }
2030
2031 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2032 {
2033 }
2034
2035 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2036 {
2037 }
2038
2039 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2040 {
2041         return true;
2042 }
2043
2044 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2045 {
2046         return true;
2047 }
2048
2049 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2050
2051 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2052 {
2053         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2054
2055         do {
2056                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2057                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2058                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2059                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2060         } while (zone++ != preferred_zone);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2065  * a page.
2066  */
2067 static struct page *
2068 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2069                                                 const struct alloc_context *ac)
2070 {
2071         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2072         struct zoneref *z;
2073         struct page *page = NULL;
2074         struct zone *zone;
2075         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2076         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2077         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2078         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2079                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2080         int nr_fair_skipped = 0;
2081         bool zonelist_rescan;
2082
2083 zonelist_scan:
2084         zonelist_rescan = false;
2085
2086         /*
2087          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2088          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2089          */
2090         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2091                                                                 ac->nodemask) {
2092                 unsigned long mark;
2093
2094                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2095                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2096                                 continue;
2097                 if (cpusets_enabled() &&
2098                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2099                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2100                                 continue;
2101                 /*
2102                  * Distribute pages in proportion to the individual
2103                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2104                  * page was allocated in should have no effect on the
2105                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2106                  */
2107                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2108                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2109                                 break;
2110                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2111                                 nr_fair_skipped++;
2112                                 continue;
2113                         }
2114                 }
2115                 /*
2116                  * When allocating a page cache page for writing, we
2117                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2118                  * limit, such that no single zone holds more than its
2119                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2120                  * The dirty limits take into account the zone's
2121                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2122                  * should be able to balance it without having to
2123                  * write pages from its LRU list.
2124                  *
2125                  * This may look like it could increase pressure on
2126                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2127                  * before they are full.  But the pages that do spill
2128                  * over are limited as the lower zones are protected
2129                  * by this very same mechanism.  It should not become
2130                  * a practical burden to them.
2131                  *
2132                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2133                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2134                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2135                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2136                  * zones are together not big enough to reach the
2137                  * global limit.  The proper fix for these situations
2138                  * will require awareness of zones in the
2139                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2140                  */
2141                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2142                         continue;
2143
2144                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2145                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2146                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2147                         int ret;
2148
2149                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2150                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2151                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2152                                 goto try_this_zone;
2153
2154                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2155                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2156                                 /*
2157                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2158                                  * and before considering the first zone allowed
2159                                  * by the cpuset.
2160                                  */
2161                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2162                                 zlc_active = 1;
2163                                 did_zlc_setup = 1;
2164                         }
2165
2166                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2167                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2168                                 goto this_zone_full;
2169
2170                         /*
2171                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2172                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2173                          */
2174                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2175                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2176                                 continue;
2177
2178                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2179                         switch (ret) {
2180                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2181                                 /* did not scan */
2182                                 continue;
2183                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2184                                 /* scanned but unreclaimable */
2185                                 continue;
2186                         default:
2187                                 /* did we reclaim enough */
2188                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2189                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2190                                         goto try_this_zone;
2191
2192                                 /*
2193                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2194                                  * Only mark the zone full if checking the min
2195                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2196                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2197                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2198                                  * when the watermark is between the low and
2199                                  * min watermarks.
2200                                  */
2201                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2202                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2203                                         goto this_zone_full;
2204
2205                                 continue;
2206                         }
2207                 }
2208
2209 try_this_zone:
2210                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2211                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2212                 if (page) {
2213                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2214                                 goto try_this_zone;
2215                         return page;
2216                 }
2217 this_zone_full:
2218                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2219                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2220         }
2221
2222         /*
2223          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2224          * local node.  However, the local node might have free pages left
2225          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2226          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2227          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2228          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2229          */
2230         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2231                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2232                 if (nr_fair_skipped) {
2233                         zonelist_rescan = true;
2234                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2235                 }
2236                 if (nr_online_nodes > 1)
2237                         zonelist_rescan = true;
2238         }
2239
2240         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2241                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2242                 zlc_active = 0;
2243                 zonelist_rescan = true;
2244         }
2245
2246         if (zonelist_rescan)
2247                 goto zonelist_scan;
2248
2249         return NULL;
2250 }
2251
2252 /*
2253  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2254  * meminfo in irq context.
2255  */
2256 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2257 {
2258         bool ret = false;
2259
2260 #if NODES_SHIFT > 8
2261         ret = in_interrupt();
2262 #endif
2263         return ret;
2264 }
2265
2266 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2267                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2268                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2269
2270 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2271 {
2272         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2273
2274         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2275             debug_guardpage_minorder() > 0)
2276                 return;
2277
2278         /*
2279          * This documents exceptions given to allocations in certain
2280          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2281          * of allowed nodes.
2282          */
2283         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2284                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2285                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2286                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2287         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2288                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2289
2290         if (fmt) {
2291                 struct va_format vaf;
2292                 va_list args;
2293
2294                 va_start(args, fmt);
2295
2296                 vaf.fmt = fmt;
2297                 vaf.va = &args;
2298
2299                 pr_warn("%pV", &vaf);
2300
2301                 va_end(args);
2302         }
2303
2304         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2305                 current->comm, order, gfp_mask);
2306
2307         dump_stack();
2308         if (!should_suppress_show_mem())
2309                 show_mem(filter);
2310 }
2311
2312 static inline int
2313 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2314                                 unsigned long did_some_progress,
2315                                 unsigned long pages_reclaimed)
2316 {
2317         /* Do not loop if specifically requested */
2318         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2319                 return 0;
2320
2321         /* Always retry if specifically requested */
2322         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2323                 return 1;
2324
2325         /*
2326          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2327          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2328          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2329          */
2330         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2331                 return 0;
2332
2333         /*
2334          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2335          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2336          * implementations.
2337          */
2338         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2339                 return 1;
2340
2341         /*
2342          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2343          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2344          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2345          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2346          * allocation still fails, we stop retrying.
2347          */
2348         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2349                 return 1;
2350
2351         return 0;
2352 }
2353
2354 static inline struct page *
2355 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2356         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2357 {
2358         struct page *page;
2359
2360         *did_some_progress = 0;
2361
2362         /*
2363          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2364          * fails, somebody else is making progress for us.
2365          */
2366         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2367                 *did_some_progress = 1;
2368                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2369                 return NULL;
2370         }
2371
2372         /*
2373          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2374          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2375          * we're still under heavy pressure.
2376          */
2377         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2378                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2379         if (page)
2380                 goto out;
2381
2382         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2383                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2384                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2385                         goto out;
2386                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2387                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2388                         goto out;
2389                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2390                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2391                         goto out;
2392                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2393                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2394                         /*
2395                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2396                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2397                          * keep looping as per should_alloc_retry().
2398                          */
2399                         *did_some_progress = 1;
2400                         goto out;
2401                 }
2402                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2403                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2404                         goto out;
2405         }
2406         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2407         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2408                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2409                 *did_some_progress = 1;
2410 out:
2411         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2412         return page;
2413 }
2414
2415 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2416 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2417 static struct page *
2418 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2419                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2420                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2421                 bool *deferred_compaction)
2422 {
2423         unsigned long compact_result;
2424         struct page *page;
2425
2426         if (!order)
2427                 return NULL;
2428
2429         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2430         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2431                                                 mode, contended_compaction);
2432         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2433
2434         switch (compact_result) {
2435         case COMPACT_DEFERRED:
2436                 *deferred_compaction = true;
2437                 /* fall-through */
2438         case COMPACT_SKIPPED:
2439                 return NULL;
2440         default:
2441                 break;
2442         }
2443
2444         /*
2445          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2446          * count a compaction stall
2447          */
2448         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2449
2450         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2451                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2452
2453         if (page) {
2454                 struct zone *zone = page_zone(page);
2455
2456                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2457                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2458                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2459                 return page;
2460         }
2461
2462         /*
2463          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2464          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2465          */
2466         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2467
2468         cond_resched();
2469
2470         return NULL;
2471 }
2472 #else
2473 static inline struct page *
2474 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2475                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2476                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2477                 bool *deferred_compaction)
2478 {
2479         return NULL;
2480 }
2481 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2482
2483 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2484 static int
2485 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2486                                         const struct alloc_context *ac)
2487 {
2488         struct reclaim_state reclaim_state;
2489         int progress;
2490
2491         cond_resched();
2492
2493         /* We now go into synchronous reclaim */
2494         cpuset_memory_pressure_bump();
2495         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2496         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2497         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2498         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2499
2500         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2501                                                                 ac->nodemask);
2502
2503         current->reclaim_state = NULL;
2504         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2505         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2506
2507         cond_resched();
2508
2509         return progress;
2510 }
2511
2512 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2513 static inline struct page *
2514 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2515                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2516                 unsigned long *did_some_progress)
2517 {
2518         struct page *page = NULL;
2519         bool drained = false;
2520
2521         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2522         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2523                 return NULL;
2524
2525         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2526         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2527                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2528
2529 retry:
2530         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2531                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2532
2533         /*
2534          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2535          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2536          */
2537         if (!page && !drained) {
2538                 drain_all_pages(NULL);
2539                 drained = true;
2540                 goto retry;
2541         }
2542
2543         return page;
2544 }
2545
2546 /*
2547  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2548  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2549  */
2550 static inline struct page *
2551 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2552                                 const struct alloc_context *ac)
2553 {
2554         struct page *page;
2555
2556         do {
2557                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2558                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2559
2560                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2561                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2562                                                                         HZ/50);
2563         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2564
2565         return page;
2566 }
2567
2568 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2569 {
2570         struct zoneref *z;
2571         struct zone *zone;
2572
2573         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2574                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2575                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2576 }
2577
2578 static inline int
2579 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2580 {
2581         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2582         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2583
2584         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2585         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2586
2587         /*
2588          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2589          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2590          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2591          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2592          */
2593         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2594
2595         if (atomic) {
2596                 /*
2597                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2598                  * if it can't schedule.
2599                  */
2600                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2601                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2602                 /*
2603                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2604                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2605                  */
2606                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2607         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2608                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2609
2610         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2611                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2612                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2613                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2614                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2615                 else if (!in_interrupt() &&
2616                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2617                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2618                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2619         }
2620 #ifdef CONFIG_CMA
2621         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2622                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2623 #endif
2624         return alloc_flags;
2625 }
2626
2627 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2628 {
2629         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2630 }
2631
2632 static inline struct page *
2633 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2634                                                 struct alloc_context *ac)
2635 {
2636         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2637         struct page *page = NULL;
2638         int alloc_flags;
2639         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2640         unsigned long did_some_progress;
2641         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2642         bool deferred_compaction = false;
2643         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2644
2645         /*
2646          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2647          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2648          * be using allocators in order of preference for an area that is
2649          * too large.
2650          */
2651         if (order >= MAX_ORDER) {
2652                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2653                 return NULL;
2654         }
2655
2656         /*
2657          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
2658          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
2659          * speculative node-specific allocation.
2660          */
2661         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
2662                 goto nopage;
2663
2664 retry:
2665         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2666                 wake_all_kswapds(order, ac);
2667
2668         /*
2669          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2670          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2671          * to how we want to proceed.
2672          */
2673         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2674
2675         /*
2676          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2677          * cpusets.
2678          */
2679         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2680                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2681                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2682                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2683                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2684         }
2685
2686         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2687         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2688                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2689         if (page)
2690                 goto got_pg;
2691
2692         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2693         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2694                 /*
2695                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2696                  * the allocation is high priority and these type of
2697                  * allocations are system rather than user orientated
2698                  */
2699                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2700
2701                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2702
2703                 if (page) {
2704                         goto got_pg;
2705                 }
2706         }
2707
2708         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2709         if (!wait) {
2710                 /*
2711                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2712                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2713                  * type of allocation to fail.
2714                  */
2715                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2716                 goto nopage;
2717         }
2718
2719         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2720         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2721                 goto nopage;
2722
2723         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2724         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2725                 goto nopage;
2726
2727         /*
2728          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2729          * attempts after direct reclaim are synchronous
2730          */
2731         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2732                                         migration_mode,
2733                                         &contended_compaction,
2734                                         &deferred_compaction);
2735         if (page)
2736                 goto got_pg;
2737
2738         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2739         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2740                 /*
2741                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2742                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2743                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2744                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2745                  * instead of entering direct reclaim.
2746                  */
2747                 if (deferred_compaction)
2748                         goto nopage;
2749
2750                 /*
2751                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2752                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2753                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2754                  * so we fallback to base pages instead.
2755                  */
2756                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2757                         goto nopage;
2758
2759                 /*
2760                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2761                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2762                  * khugepaged trying to collapse.
2763                  */
2764                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2765                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2766                         goto nopage;
2767         }
2768
2769         /*
2770          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2771          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2772          * khugepaged trying to collapse.
2773          */
2774         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2775                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2776                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2777
2778         /* Try direct reclaim and then allocating */
2779         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2780                                                         &did_some_progress);
2781         if (page)
2782                 goto got_pg;
2783
2784         /* Check if we should retry the allocation */
2785         pages_reclaimed += did_some_progress;
2786         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2787                                                 pages_reclaimed)) {
2788                 /*
2789                  * If we fail to make progress by freeing individual
2790                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2791                  * start OOM killing tasks.
2792                  */
2793                 if (!did_some_progress) {
2794                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2795                                                         &did_some_progress);
2796                         if (page)
2797                                 goto got_pg;
2798                         if (!did_some_progress)
2799                                 goto nopage;
2800                 }
2801                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2802                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2803                 goto retry;
2804         } else {
2805                 /*
2806                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2807                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2808                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2809                  */
2810                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2811                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2812                                         &contended_compaction,
2813                                         &deferred_compaction);
2814                 if (page)
2815                         goto got_pg;
2816         }
2817
2818 nopage:
2819         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2820 got_pg:
2821         return page;
2822 }
2823
2824 /*
2825  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2826  */
2827 struct page *
2828 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2829                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2830 {
2831         struct zoneref *preferred_zoneref;
2832         struct page *page = NULL;
2833         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2834         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2835         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2836         struct alloc_context ac = {
2837                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2838                 .nodemask = nodemask,
2839                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2840         };
2841
2842         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2843
2844         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2845
2846         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2847
2848         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2849                 return NULL;
2850
2851         /*
2852          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2853          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2854          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
2855          */
2856         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2857                 return NULL;
2858
2859         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2860                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2861
2862 retry_cpuset:
2863         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2864
2865         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2866         ac.zonelist = zonelist;
2867         /* The preferred zone is used for statistics later */
2868         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2869                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2870                                 &ac.preferred_zone);
2871         if (!ac.preferred_zone)
2872                 goto out;
2873         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2874
2875         /* First allocation attempt */
2876         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2877         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2878         if (unlikely(!page)) {
2879                 /*
2880                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2881                  * can deadlock because I/O on the device might not
2882                  * complete.
2883                  */
2884                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2885
2886                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2887         }
2888
2889         if (kmemcheck_enabled && page)
2890                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2891
2892         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2893
2894 out:
2895         /*
2896          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2897          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2898          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2899          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2900          */
2901         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2902                 goto retry_cpuset;
2903
2904         return page;
2905 }
2906 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2907
2908 /*
2909  * Common helper functions.
2910  */
2911 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2912 {
2913         struct page *page;
2914
2915         /*
2916          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2917          * a highmem page
2918          */
2919         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2920
2921         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2922         if (!page)
2923                 return 0;
2924         return (unsigned long) page_address(page);
2925 }
2926 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2927
2928 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2929 {
2930         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2931 }
2932 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2933
2934 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2935 {
2936         if (put_page_testzero(page)) {
2937                 if (order == 0)
2938                         free_hot_cold_page(page, false);
2939                 else
2940                         __free_pages_ok(page, order);
2941         }
2942 }
2943
2944 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2945
2946 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2947 {
2948         if (addr != 0) {
2949                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2950                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2951         }
2952 }
2953
2954 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2955
2956 /*
2957  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2958  * of the current memory cgroup.
2959  *
2960  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2961  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2962  */
2963 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2964 {
2965         struct page *page;
2966         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2967
2968         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2969                 return NULL;
2970         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2971         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2972         return page;
2973 }
2974
2975 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2976 {
2977         struct page *page;
2978         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2979
2980         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2981                 return NULL;
2982         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2983         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2984         return page;
2985 }
2986
2987 /*
2988  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2989  * alloc_kmem_pages.
2990  */
2991 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2992 {
2993         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2994         __free_pages(page, order);
2995 }
2996
2997 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2998 {
2999         if (addr != 0) {
3000                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3001                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3002         }
3003 }
3004
3005 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3006 {
3007         if (addr) {
3008                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3009                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3010
3011                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3012                 while (used < alloc_end) {
3013                         free_page(used);
3014                         used += PAGE_SIZE;
3015                 }
3016         }
3017         return (void *)addr;
3018 }
3019
3020 /**
3021  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3022  * @size: the number of bytes to allocate
3023  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3024  *
3025  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3026  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3027  * allocate memory in power-of-two pages.
3028  *
3029  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3030  *
3031  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3032  */
3033 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3034 {
3035         unsigned int order = get_order(size);
3036         unsigned long addr;
3037
3038         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3039         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3040 }
3041 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3042
3043 /**
3044  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3045  *                         pages on a node.
3046  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3047  * @size: the number of bytes to allocate
3048  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3049  *
3050  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3051  * back.
3052  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3053  * but is not exact.
3054  */
3055 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3056 {
3057         unsigned order = get_order(size);
3058         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3059         if (!p)
3060                 return NULL;
3061         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3062 }
3063
3064 /**
3065  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3066  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3067  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3068  *
3069  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3070  */
3071 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3072 {
3073         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3074         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3075
3076         while (addr < end) {
3077                 free_page(addr);
3078                 addr += PAGE_SIZE;
3079         }
3080 }
3081 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3082
3083 /**
3084  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3085  * @offset: The zone index of the highest zone
3086  *
3087  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3088  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3089  * zone, the number of pages is calculated as:
3090  *     managed_pages - high_pages
3091  */
3092 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3093 {
3094         struct zoneref *z;
3095         struct zone *zone;
3096
3097         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3098         unsigned long sum = 0;
3099
3100         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3101
3102         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3103                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3104                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3105                 if (size > high)
3106                         sum += size - high;
3107         }
3108
3109         return sum;
3110 }
3111
3112 /**
3113  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3114  *
3115  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3116  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3117  */
3118 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3119 {
3120         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3121 }
3122 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3123
3124 /**
3125  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3126  *
3127  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3128  * high watermark within all zones.
3129  */
3130 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3131 {
3132         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3133 }
3134
3135 static inline void show_node(struct zone *zone)
3136 {
3137         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3138                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3139 }
3140
3141 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3142 {
3143         val->totalram = totalram_pages;
3144         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3145         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3146         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3147         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3148         val->freehigh = nr_free_highpages();
3149         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3150 }
3151
3152 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3153
3154 #ifdef CONFIG_NUMA
3155 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3156 {
3157         int zone_type;          /* needs to be signed */
3158         unsigned long managed_pages = 0;
3159         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3160
3161         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3162                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3163         val->totalram = managed_pages;
3164         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3165         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3166 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3167         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3168         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3169                         NR_FREE_PAGES);
3170 #else
3171         val->totalhigh = 0;
3172         val->freehigh = 0;
3173 #endif
3174         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3175 }
3176 #endif
3177
3178 /*
3179  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3180  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3181  */
3182 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3183 {
3184         bool ret = false;
3185         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3186
3187         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3188                 goto out;
3189
3190         do {
3191                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3192                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3193         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3194 out:
3195         return ret;
3196 }
3197
3198 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3199
3200 static void show_migration_types(unsigned char type)
3201 {
3202         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3203                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3204                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3205                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3206                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3207 #ifdef CONFIG_CMA
3208                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3209 #endif
3210 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3211                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3212 #endif
3213         };
3214         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3215         char *p = tmp;
3216         int i;
3217
3218         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3219                 if (type & (1 << i))
3220                         *p++ = types[i];
3221         }
3222
3223         *p = '\0';
3224         printk("(%s) ", tmp);
3225 }
3226
3227 /*
3228  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3229  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3230  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3231  *
3232  * Bits in @filter:
3233  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3234  *   cpuset.
3235  */
3236 void show_free_areas(unsigned int filter)
3237 {
3238         unsigned long free_pcp = 0;
3239         int cpu;
3240         struct zone *zone;
3241
3242         for_each_populated_zone(zone) {
3243                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3244                         continue;
3245
3246                 for_each_online_cpu(cpu)
3247                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3248         }
3249
3250         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3251                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3252                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3253                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3254                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3255                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3256                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3257                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3258                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3259                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3260                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3261                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3262                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3263                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3264                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3265                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3266                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3267                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3268                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3269                 global_page_state(NR_SHMEM),
3270                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3271                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3272                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3273                 free_pcp,
3274                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3275
3276         for_each_populated_zone(zone) {
3277                 int i;
3278
3279                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3280                         continue;
3281
3282                 free_pcp = 0;
3283                 for_each_online_cpu(cpu)
3284                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3285
3286                 show_node(zone);
3287                 printk("%s"
3288                         " free:%lukB"
3289                         " min:%lukB"
3290                         " low:%lukB"
3291                         " high:%lukB"
3292                         " active_anon:%lukB"
3293                         " inactive_anon:%lukB"
3294                         " active_file:%lukB"
3295                         " inactive_file:%lukB"
3296                         " unevictable:%lukB"
3297                         " isolated(anon):%lukB"
3298                         " isolated(file):%lukB"
3299                         " present:%lukB"
3300                         " managed:%lukB"
3301                         " mlocked:%lukB"
3302                         " dirty:%lukB"
3303                         " writeback:%lukB"
3304                         " mapped:%lukB"
3305                         " shmem:%lukB"
3306                         " slab_reclaimable:%lukB"
3307                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3308                         " kernel_stack:%lukB"
3309                         " pagetables:%lukB"
3310                         " unstable:%lukB"
3311                         " bounce:%lukB"
3312                         " free_pcp:%lukB"
3313                         " local_pcp:%ukB"
3314                         " free_cma:%lukB"
3315                         " writeback_tmp:%lukB"
3316                         " pages_scanned:%lu"
3317                         " all_unreclaimable? %s"
3318                         "\n",
3319                         zone->name,
3320                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3321                         K(min_wmark_pages(zone)),
3322                         K(low_wmark_pages(zone)),
3323                         K(high_wmark_pages(zone)),
3324                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3325                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3326                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3327                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3328                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3329                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3330                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3331                         K(zone->present_pages),
3332                         K(zone->managed_pages),
3333                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3334                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3335                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3336                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3337                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3338                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3339                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3340                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3341                                 THREAD_SIZE / 1024,
3342                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3343                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3344                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3345                         K(free_pcp),
3346                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3347                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3348                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3349                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3350                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3351                         );
3352                 printk("lowmem_reserve[]:");
3353                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3354                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3355                 printk("\n");
3356         }
3357
3358         for_each_populated_zone(zone) {
3359                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3360                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3361
3362                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3363                         continue;
3364                 show_node(zone);
3365                 printk("%s: ", zone->name);
3366
3367                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3368                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3369                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3370                         int type;
3371
3372                         nr[order] = area->nr_free;
3373                         total += nr[order] << order;
3374
3375                         types[order] = 0;
3376                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3377                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3378                                         types[order] |= 1 << type;
3379                         }
3380                 }
3381                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3382                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3383                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3384                         if (nr[order])
3385                                 show_migration_types(types[order]);
3386                 }
3387                 printk("= %lukB\n", K(total));
3388         }
3389
3390         hugetlb_show_meminfo();
3391
3392         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3393
3394         show_swap_cache_info();
3395 }
3396
3397 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3398 {
3399         zoneref->zone = zone;
3400         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Builds allocation fallback zone lists.
3405  *
3406  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3407  */
3408 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3409                                 int nr_zones)
3410 {
3411         struct zone *zone;
3412         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3413
3414         do {
3415                 zone_type--;
3416                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3417                 if (populated_zone(zone)) {
3418                         zoneref_set_zone(zone,
3419                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3420                         check_highest_zone(zone_type);
3421                 }
3422         } while (zone_type);
3423
3424         return nr_zones;
3425 }
3426
3427
3428 /*
3429  *  zonelist_order:
3430  *  0 = automatic detection of better ordering.
3431  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3432  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3433  *
3434  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3435  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3436  */
3437 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3438 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3439 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3440
3441 /* zonelist order in the kernel.
3442  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3443  */
3444 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3445 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3446
3447
3448 #ifdef CONFIG_NUMA
3449 /* The value user specified ....changed by config */
3450 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3451 /* string for sysctl */
3452 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3453 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3454
3455 /*
3456  * interface for configure zonelist ordering.
3457  * command line option "numa_zonelist_order"
3458  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3459  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3460  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3461  */
3462
3463 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3464 {
3465         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3466                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3467         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3468                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3469         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3470                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3471         } else {
3472                 printk(KERN_WARNING
3473                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3474                         "%s\n", s);
3475                 return -EINVAL;
3476         }
3477         return 0;
3478 }
3479
3480 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3481 {
3482         int ret;
3483
3484         if (!s)
3485                 return 0;
3486
3487         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3488         if (ret == 0)
3489                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3490
3491         return ret;
3492 }
3493 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3494
3495 /*
3496  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3497  */
3498 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3499                 void __user *buffer, size_t *length,
3500                 loff_t *ppos)
3501 {
3502         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3503         int ret;
3504         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3505
3506         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3507         if (write) {
3508                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3509                         ret = -EINVAL;
3510                         goto out;
3511                 }
3512                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3513         }
3514         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3515         if (ret)
3516                 goto out;
3517         if (write) {
3518                 int oldval = user_zonelist_order;
3519
3520                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3521                 if (ret) {
3522                         /*
3523                          * bogus value.  restore saved string
3524                          */
3525                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3526                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3527                         user_zonelist_order = oldval;
3528                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3529                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3530                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3531                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3532                 }
3533         }
3534 out:
3535         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3536         return ret;
3537 }
3538
3539
3540 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3541 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3542
3543 /**
3544  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3545  * @node: node whose fallback list we're appending
3546  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3547  *
3548  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3549  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3550  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3551  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3552  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3553  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3554  * on them otherwise.
3555  * It returns -1 if no node is found.
3556  */
3557 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3558 {
3559         int n, val;
3560         int min_val = INT_MAX;
3561         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3562         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3563
3564         /* Use the local node if we haven't already */
3565         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3566                 node_set(node, *used_node_mask);
3567                 return node;
3568         }
3569
3570         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3571
3572                 /* Don't want a node to appear more than once */
3573                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3574                         continue;
3575
3576                 /* Use the distance array to find the distance */
3577                 val = node_distance(node, n);
3578
3579                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3580                 val += (n < node);
3581
3582                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3583                 tmp = cpumask_of_node(n);
3584                 if (!cpumask_empty(tmp))
3585                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3586
3587                 /* Slight preference for less loaded node */
3588                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3589                 val += node_load[n];
3590
3591                 if (val < min_val) {
3592                         min_val = val;
3593                         best_node = n;
3594                 }
3595         }
3596
3597         if (best_node >= 0)
3598                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3599
3600         return best_node;
3601 }
3602
3603
3604 /*
3605  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3606  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3607  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3608  */
3609 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3610 {
3611         int j;
3612         struct zonelist *zonelist;
3613
3614         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3615         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3616                 ;
3617         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3618         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3619         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3620 }
3621
3622 /*
3623  * Build gfp_thisnode zonelists
3624  */
3625 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3626 {
3627         int j;
3628         struct zonelist *zonelist;
3629
3630         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3631         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3632         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3633         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3634 }
3635
3636 /*
3637  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3638  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3639  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3640  * may still exist in local DMA zone.
3641  */
3642 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3643
3644 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3645 {
3646         int pos, j, node;
3647         int zone_type;          /* needs to be signed */
3648         struct zone *z;
3649         struct zonelist *zonelist;
3650
3651         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3652         pos = 0;
3653         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3654                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3655                         node = node_order[j];
3656                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3657                         if (populated_zone(z)) {
3658                                 zoneref_set_zone(z,
3659                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3660                                 check_highest_zone(zone_type);
3661                         }
3662                 }
3663         }
3664         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3665         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3666 }
3667
3668 #if defined(CONFIG_64BIT)
3669 /*
3670  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3671  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3672  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3673  */
3674 static int default_zonelist_order(void)
3675 {
3676         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3677 }
3678 #else
3679 /*
3680  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3681  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3682  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3683  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3684  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3685  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3686  */
3687 static int default_zonelist_order(void)
3688 {
3689         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3690 }
3691 #endif /* CONFIG_64BIT */
3692
3693 static void set_zonelist_order(void)
3694 {
3695         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3696                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3697         else
3698                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3699 }
3700
3701 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3702 {
3703         int j, node, load;
3704         enum zone_type i;
3705         nodemask_t used_mask;
3706         int local_node, prev_node;
3707         struct zonelist *zonelist;
3708         int order = current_zonelist_order;
3709
3710         /* initialize zonelists */
3711         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3712                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3713                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3714                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3715         }
3716
3717         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3718         local_node = pgdat->node_id;
3719         load = nr_online_nodes;
3720         prev_node = local_node;
3721         nodes_clear(used_mask);
3722
3723         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3724         j = 0;
3725
3726         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3727                 /*
3728                  * We don't want to pressure a particular node.
3729                  * So adding penalty to the first node in same
3730                  * distance group to make it round-robin.
3731                  */
3732                 if (node_distance(local_node, node) !=
3733                     node_distance(local_node, prev_node))
3734                         node_load[node] = load;
3735
3736                 prev_node = node;
3737                 load--;
3738                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3739                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3740                 else
3741                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3742         }
3743
3744         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3745                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3746                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3747         }
3748
3749         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3750 }
3751
3752 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3753 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3754 {
3755         struct zonelist *zonelist;
3756         struct zonelist_cache *zlc;
3757         struct zoneref *z;
3758
3759         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3760         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3761         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3762         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3763                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3764 }
3765
3766 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3767 /*
3768  * Return node id of node used for "local" allocations.
3769  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3770  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3771  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3772  */
3773 int local_memory_node(int node)
3774 {
3775         struct zone *zone;
3776
3777         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3778                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3779                                    NULL,
3780                                    &zone);
3781         return zone->node;
3782 }
3783 #endif
3784
3785 #else   /* CONFIG_NUMA */
3786
3787 static void set_zonelist_order(void)
3788 {
3789         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3790 }
3791
3792 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3793 {
3794         int node, local_node;
3795         enum zone_type j;
3796         struct zonelist *zonelist;
3797
3798         local_node = pgdat->node_id;
3799
3800         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3801         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3802
3803         /*
3804          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3805          * of all the other nodes.
3806          * We don't want to pressure a particular node, so when
3807          * building the zones for node N, we make sure that the
3808          * zones coming right after the local ones are those from
3809          * node N+1 (modulo N)
3810          */
3811         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3812                 if (!node_online(node))
3813                         continue;
3814                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3815         }
3816         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3817                 if (!node_online(node))
3818                         continue;
3819                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3820         }
3821
3822         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3823         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3824 }
3825
3826 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3827 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3828 {
3829         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3830 }
3831
3832 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3833
3834 /*
3835  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3836  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3837  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3838  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3839  * with interrupts disabled.
3840  *
3841  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3842  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3843  * hotplugged processors.
3844  *
3845  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3846  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3847  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3848  */
3849 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3850 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3851 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3852
3853 /*
3854  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3855  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3856  */
3857 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3858
3859 /* return values int ....just for stop_machine() */
3860 static int __build_all_zonelists(void *data)
3861 {
3862         int nid;
3863         int cpu;
3864         pg_data_t *self = data;
3865
3866 #ifdef CONFIG_NUMA
3867         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3868 #endif
3869
3870         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3871                 build_zonelists(self);
3872                 build_zonelist_cache(self);
3873         }
3874
3875         for_each_online_node(nid) {
3876                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3877
3878                 build_zonelists(pgdat);
3879                 build_zonelist_cache(pgdat);
3880         }
3881
3882         /*
3883          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3884          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3885          * each zone will be allocated later when the per cpu
3886          * allocator is available.
3887          *
3888          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3889          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3890          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3891          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3892          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3893          * (a chicken-egg dilemma).
3894          */
3895         for_each_possible_cpu(cpu) {
3896                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3897
3898 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3899                 /*
3900                  * We now know the "local memory node" for each node--
3901                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3902                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3903                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3904                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3905                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3906                  */
3907                 if (cpu_online(cpu))
3908                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3909 #endif
3910         }
3911
3912         return 0;
3913 }
3914
3915 static noinline void __init
3916 build_all_zonelists_init(void)
3917 {
3918         __build_all_zonelists(NULL);
3919         mminit_verify_zonelist();
3920         cpuset_init_current_mems_allowed();
3921 }
3922
3923 /*
3924  * Called with zonelists_mutex held always
3925  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3926  *
3927  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
3928  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
3929  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
3930  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
3931  */
3932 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3933 {
3934         set_zonelist_order();
3935
3936         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3937                 build_all_zonelists_init();
3938         } else {
3939 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3940                 if (zone)
3941                         setup_zone_pageset(zone);
3942 #endif
3943                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3944                    of zonelist */
3945                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3946                 /* cpuset refresh routine should be here */
3947         }
3948         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3949         /*
3950          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3951          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3952          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3953          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3954          * disabled and enable it later
3955          */
3956         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3957                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3958         else
3959                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3960
3961         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3962                 "Total pages: %ld\n",
3963                         nr_online_nodes,
3964                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3965                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3966                         vm_total_pages);
3967 #ifdef CONFIG_NUMA
3968         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3969 #endif
3970 }
3971
3972 /*
3973  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3974  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3975  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3976  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3977  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3978  * conservative, even though it seems large.
3979  *
3980  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3981  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3982  */
3983 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3984
3985 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3986 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3987 {
3988         unsigned long size = 1;
3989
3990         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3991
3992         while (size < pages)
3993                 size <<= 1;
3994
3995         /*
3996          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3997          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3998          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3999          */
4000         size = min(size, 4096UL);
4001
4002         return max(size, 4UL);
4003 }
4004 #else
4005 /*
4006  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4007  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4008  *
4009  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4010  *
4011  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4012  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4013  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4014  *
4015  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4016  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4017  *
4018  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4019  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4020  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4021  */
4022 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4023 {
4024         return 4096UL;
4025 }
4026 #endif
4027
4028 /*
4029  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4030  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4031  * hash function before the remainder is taken.
4032  */
4033 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4034 {
4035         return ffz(~size);
4036 }
4037
4038 /*
4039  * Check if a pageblock contains reserved pages
4040  */
4041 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4042 {
4043         unsigned long pfn;
4044
4045         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4046                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4047                         return 1;
4048         }
4049         return 0;
4050 }
4051
4052 /*
4053  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4054  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4055  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4056  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4057  * blocks as reclaim kicks in
4058  */
4059 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4060 {
4061         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4062         struct page *page;
4063         unsigned long block_migratetype;
4064         int reserve;
4065         int old_reserve;
4066
4067         /*
4068          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4069          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4070          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4071          * the block.
4072          */
4073         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4074         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4075         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4076         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4077                                                         pageblock_order;
4078
4079         /*
4080          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4081          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4082          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4083          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4084          * future allocation of hugepages at runtime.
4085          */
4086         reserve = min(2, reserve);
4087         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4088
4089         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4090         if (reserve == old_reserve)
4091                 return;
4092         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4093
4094         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4095                 if (!pfn_valid(pfn))
4096                         continue;
4097                 page = pfn_to_page(pfn);
4098
4099                 /* Watch out for overlapping nodes */
4100                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4101                         continue;
4102
4103                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4104
4105                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4106                 if (reserve > 0) {
4107                         /*
4108                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4109                          * them.
4110                          */
4111                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4112                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4113                                 continue;
4114
4115                         /* If this block is reserved, account for it */
4116                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4117                                 reserve--;
4118                                 continue;
4119                         }
4120
4121                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4122                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4123                                 set_pageblock_migratetype(page,
4124                                                         MIGRATE_RESERVE);
4125                                 move_freepages_block(zone, page,
4126                                                         MIGRATE_RESERVE);
4127                                 reserve--;
4128                                 continue;
4129                         }
4130                 } else if (!old_reserve) {
4131                         /*
4132                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4133                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4134                          */
4135                         break;
4136                 }
4137
4138                 /*
4139                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4140                  * take it back
4141                  */
4142                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4143                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4144                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4145                 }
4146         }
4147 }
4148
4149 /*
4150  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4151  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4152  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4153  */
4154 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4155                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4156 {
4157         struct page *page;
4158         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4159         unsigned long pfn;
4160         struct zone *z;
4161
4162         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4163                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4164
4165         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4166         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4167                 /*
4168                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4169                  * handed to this function.  They do not
4170                  * exist on hotplugged memory.
4171                  */
4172                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4173                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4174                                 continue;
4175                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4176                                 continue;
4177                 }
4178                 page = pfn_to_page(pfn);
4179                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4180                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4181                 init_page_count(page);
4182                 page_mapcount_reset(page);
4183                 page_cpupid_reset_last(page);
4184                 SetPageReserved(page);
4185                 /*
4186                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4187                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4188                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4189                  * the address space during boot when many long-lived
4190                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4191                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4192                  * setup_zone_migrate_reserve()
4193                  *
4194                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4195                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4196                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4197                  * pfn out of zone.
4198                  */
4199                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4200                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4201                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4202                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4203
4204                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4205 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4206                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4207                 if (!is_highmem_idx(zone))
4208                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4209 #endif
4210         }
4211 }
4212
4213 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4214 {
4215         unsigned int order, t;
4216         for_each_migratetype_order(order, t) {
4217                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4218                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4219         }
4220 }
4221
4222 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4223 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4224         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4225 #endif
4226
4227 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4228 {
4229 #ifdef CONFIG_MMU
4230         int batch;
4231
4232         /*
4233          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4234          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4235          *
4236          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4237          */
4238         batch = zone->managed_pages / 1024;
4239         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4240                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4241         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4242         if (batch < 1)
4243                 batch = 1;
4244
4245         /*
4246          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4247          * of 2 value was found to be more likely to have
4248          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4249          *
4250          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4251          * batches of pages, one task can end up with a lot
4252          * of pages of one half of the possible page colors
4253          * and the other with pages of the other colors.
4254          */
4255         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4256
4257         return batch;
4258
4259 #else
4260         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4261          * conditions.
4262          *
4263          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4264          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4265          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4266          *
4267          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4268          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4269          * can be a significant delay between the individual batches being
4270          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4271          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4272          */
4273         return 0;
4274 #endif
4275 }
4276
4277 /*
4278  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4279  * ->batch must never be higher then ->high.
4280  * The following function updates them in a safe manner without read side
4281  * locking.
4282  *
4283  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4284  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4285  *
4286  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4287  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4288  * exist).
4289  */
4290 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4291                 unsigned long batch)
4292 {
4293        /* start with a fail safe value for batch */
4294         pcp->batch = 1;
4295         smp_wmb();
4296
4297        /* Update high, then batch, in order */
4298         pcp->high = high;
4299         smp_wmb();
4300
4301         pcp->batch = batch;
4302 }
4303
4304 /* a companion to pageset_set_high() */
4305 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4306 {
4307         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4308 }
4309
4310 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4311 {
4312         struct per_cpu_pages *pcp;
4313         int migratetype;
4314
4315         memset(p, 0, sizeof(*p));
4316
4317         pcp = &p->pcp;
4318         pcp->count = 0;
4319         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4320                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4321 }
4322
4323 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4324 {
4325         pageset_init(p);
4326         pageset_set_batch(p, batch);
4327 }
4328
4329 /*
4330  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4331  * to the value high for the pageset p.
4332  */
4333 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4334                                 unsigned long high)
4335 {
4336         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4337         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4338                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4339
4340         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4341 }
4342
4343 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4344                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4345 {
4346         if (percpu_pagelist_fraction)
4347                 pageset_set_high(pcp,
4348                         (zone->managed_pages /
4349                                 percpu_pagelist_fraction));
4350         else
4351                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4352 }
4353
4354 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4355 {
4356         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4357
4358         pageset_init(pcp);
4359         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4360 }
4361
4362 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4363 {
4364         int cpu;
4365         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4366         for_each_possible_cpu(cpu)
4367                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4368 }
4369
4370 /*
4371  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4372  * Before this call only boot pagesets were available.
4373  */
4374 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4375 {
4376         struct zone *zone;
4377
4378         for_each_populated_zone(zone)
4379                 setup_zone_pageset(zone);
4380 }
4381
4382 static noinline __init_refok
4383 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4384 {
4385         int i;
4386         size_t alloc_size;
4387
4388         /*
4389          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4390          * per zone.
4391          */
4392         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4393                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4394         zone->wait_table_bits =
4395                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4396         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4397                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4398
4399         if (!slab_is_available()) {
4400                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4401                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4402                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4403         } else {
4404                 /*
4405                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4406                  * via memory hot-add.
4407                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4408                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4409                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4410                  * node itself as well.
4411                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4412                  * necessary.
4413                  */
4414                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4415         }
4416         if (!zone->wait_table)
4417                 return -ENOMEM;
4418
4419         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4420                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4421
4422         return 0;
4423 }
4424
4425 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4426 {
4427         /*
4428          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4429          * relies on the ability of the linker to provide the
4430          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4431          */
4432         zone->pageset = &boot_pageset;
4433
4434         if (populated_zone(zone))
4435                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4436                         zone->name, zone->present_pages,
4437                                          zone_batchsize(zone));
4438 }
4439
4440 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4441                                         unsigned long zone_start_pfn,
4442                                         unsigned long size,
4443                                         enum memmap_context context)
4444 {
4445         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4446         int ret;
4447         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4448         if (ret)
4449                 return ret;
4450         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4451
4452         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4453
4454         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4455                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4456                         pgdat->node_id,
4457                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4458                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4459
4460         zone_init_free_lists(zone);
4461
4462         return 0;
4463 }
4464
4465 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4466 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4467 /*
4468  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4469  */
4470 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4471 {
4472         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4473         int nid;
4474         /*
4475          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4476          * when the kernel is running single-threaded.
4477          */
4478         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4479         static int __meminitdata last_nid;
4480
4481         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4482                 return last_nid;
4483
4484         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4485         if (nid != -1) {
4486                 last_start_pfn = start_pfn;
4487                 last_end_pfn = end_pfn;
4488                 last_nid = nid;
4489         }
4490
4491         return nid;
4492 }
4493 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4494
4495 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4496 {
4497         int nid;
4498
4499         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4500         if (nid >= 0)
4501                 return nid;
4502         /* just returns 0 */
4503         return 0;
4504 }
4505
4506 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4507 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4508 {
4509         int nid;
4510
4511         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4512         if (nid >= 0 && nid != node)
4513                 return false;
4514         return true;
4515 }
4516 #endif
4517
4518 /**
4519  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4520  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4521  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4522  *
4523  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4524  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4525  * memblock_free_early_nid() manually.
4526  */
4527 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4528 {
4529         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4530         int i, this_nid;
4531
4532         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4533                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4534                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4535
4536                 if (start_pfn < end_pfn)
4537                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4538                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4539                                         this_nid);
4540         }
4541 }
4542
4543 /**
4544  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4545  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4546  *
4547  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4548  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4549  */
4550 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4551 {
4552         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4553         int i, this_nid;
4554
4555         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4556                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4557 }
4558
4559 /**
4560  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4561  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4562  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4563  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4564  *
4565  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4566  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4567  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4568  * PFNs will be 0.
4569  */
4570 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4571                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4572 {
4573         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4574         int i;
4575
4576         *start_pfn = -1UL;
4577         *end_pfn = 0;
4578
4579         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4580                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4581                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4582         }
4583
4584         if (*start_pfn == -1UL)
4585                 *start_pfn = 0;
4586 }
4587
4588 /*
4589  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4590  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4591  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4592  */
4593 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4594 {
4595         int zone_index;
4596         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4597                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4598                         continue;
4599
4600                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4601                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4602                         break;
4603         }
4604
4605         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4606         movable_zone = zone_index;
4607 }
4608
4609 /*
4610  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4611  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4612  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4613  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4614  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4615  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4616  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4617  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4618  */
4619 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4620                                         unsigned long zone_type,
4621                                         unsigned long node_start_pfn,
4622                                         unsigned long node_end_pfn,
4623                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4624                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4625 {
4626         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4627         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4628                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4629                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4630                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4631                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4632                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4633
4634                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4635                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4636                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4637                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4638
4639                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4640                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4641                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4642         }
4643 }
4644
4645 /*
4646  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4647  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4648  */
4649 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4650                                         unsigned long zone_type,
4651                                         unsigned long node_start_pfn,
4652                                         unsigned long node_end_pfn,
4653                                         unsigned long *ignored)
4654 {
4655         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4656
4657         /* Get the start and end of the zone */
4658         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4659         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4660         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4661                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4662                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4663
4664         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4665         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4666                 return 0;
4667
4668         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4669         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4670         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4671
4672         /* Return the spanned pages */
4673         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4674 }
4675
4676 /*
4677  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4678  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4679  */
4680 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4681                                 unsigned long range_start_pfn,
4682                                 unsigned long range_end_pfn)
4683 {
4684         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4685         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4686         int i;
4687
4688         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4689                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4690                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4691                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4692         }
4693         return nr_absent;
4694 }
4695
4696 /**
4697  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4698  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4699  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4700  *
4701  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4702  */
4703 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4704                                                         unsigned long end_pfn)
4705 {
4706         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4707 }
4708
4709 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4710 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4711                                         unsigned long zone_type,
4712                                         unsigned long node_start_pfn,
4713                                         unsigned long node_end_pfn,
4714                                         unsigned long *ignored)
4715 {
4716         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4717         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4718         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4719
4720         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4721         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4722
4723         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4724                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4725                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4726         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4727 }
4728
4729 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4730 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4731                                         unsigned long zone_type,
4732                                         unsigned long node_start_pfn,
4733                                         unsigned long node_end_pfn,
4734                                         unsigned long *zones_size)
4735 {
4736         return zones_size[zone_type];
4737 }
4738
4739 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4740                                                 unsigned long zone_type,
4741                                                 unsigned long node_start_pfn,
4742                                                 unsigned long node_end_pfn,
4743                                                 unsigned long *zholes_size)
4744 {
4745         if (!zholes_size)
4746                 return 0;
4747
4748         return zholes_size[zone_type];
4749 }
4750
4751 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4752
4753 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4754                                                 unsigned long node_start_pfn,
4755                                                 unsigned long node_end_pfn,
4756                                                 unsigned long *zones_size,
4757                                                 unsigned long *zholes_size)
4758 {
4759         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4760         enum zone_type i;
4761
4762         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4763                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4764                                                          node_start_pfn,
4765                                                          node_end_pfn,
4766                                                          zones_size);
4767         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4768
4769         realtotalpages = totalpages;
4770         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4771                 realtotalpages -=
4772                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4773                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4774                                                   zholes_size);
4775         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4776         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4777                                                         realtotalpages);
4778 }
4779
4780 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4781 /*
4782  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4783  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4784  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4785  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4786  * bytes.
4787  */
4788 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4789 {
4790         unsigned long usemapsize;
4791
4792         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4793         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4794         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4795         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4796         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4797
4798         return usemapsize / 8;
4799 }
4800
4801 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4802                                 struct zone *zone,
4803                                 unsigned long zone_start_pfn,
4804                                 unsigned long zonesize)
4805 {
4806         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4807         zone->pageblock_flags = NULL;
4808         if (usemapsize)
4809                 zone->pageblock_flags =
4810                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4811                                                          pgdat->node_id);
4812 }
4813 #else
4814 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4815                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4816 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4817
4818 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4819
4820 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4821 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4822 {
4823         unsigned int order;
4824
4825         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4826         if (pageblock_order)
4827                 return;
4828
4829         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4830                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4831         else
4832                 order = MAX_ORDER - 1;
4833
4834         /*
4835          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4836          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4837          * powerpc.
4838          */
4839         pageblock_order = order;
4840 }
4841 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4842
4843 /*
4844  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4845  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4846  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4847  * the kernel config
4848  */
4849 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4850 {
4851 }
4852
4853 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4854
4855 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4856                                                    unsigned long present_pages)
4857 {
4858         unsigned long pages = spanned_pages;
4859
4860         /*
4861          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4862          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4863          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4864          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4865          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4866          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4867          */
4868         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4869             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4870                 pages = present_pages;
4871
4872         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4873 }
4874
4875 /*
4876  * Set up the zone data structures:
4877  *   - mark all pages reserved
4878  *   - mark all memory queues empty
4879  *   - clear the memory bitmaps
4880  *
4881  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4882  */
4883 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4884                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4885                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4886 {
4887         enum zone_type j;
4888         int nid = pgdat->node_id;
4889         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4890         int ret;
4891
4892         pgdat_resize_init(pgdat);
4893 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4894         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4895         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4896         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4897 #endif
4898         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4899         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4900         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4901
4902         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4903                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4904                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4905
4906                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4907                                                   node_end_pfn, zones_size);
4908                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4909                                                                 node_start_pfn,
4910                                                                 node_end_pfn,
4911                                                                 zholes_size);
4912
4913                 /*
4914                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4915                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4916                  * and per-cpu initialisations
4917                  */
4918                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4919                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4920                         if (freesize >= memmap_pages) {
4921                                 freesize -= memmap_pages;
4922                                 if (memmap_pages)
4923                                         printk(KERN_DEBUG
4924                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4925                                                zone_names[j], memmap_pages);
4926                         } else
4927                                 printk(KERN_WARNING
4928                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4929                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4930                 }
4931
4932                 /* Account for reserved pages */
4933                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4934                         freesize -= dma_reserve;
4935                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4936                                         zone_names[0], dma_reserve);
4937                 }
4938
4939                 if (!is_highmem_idx(j))
4940                         nr_kernel_pages += freesize;
4941                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4942                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4943                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4944                 nr_all_pages += freesize;
4945
4946                 zone->spanned_pages = size;
4947                 zone->present_pages = realsize;
4948                 /*
4949                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4950                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4951                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4952                  */
4953                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4954 #ifdef CONFIG_NUMA
4955                 zone->node = nid;
4956                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4957                                                 / 100;
4958                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4959 #endif
4960                 zone->name = zone_names[j];
4961                 spin_lock_init(&zone->lock);
4962                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4963                 zone_seqlock_init(zone);
4964                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4965                 zone_pcp_init(zone);
4966
4967                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4968                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4969
4970                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4971                 if (!size)
4972                         continue;
4973
4974                 set_pageblock_order();
4975                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4976                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4977                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4978                 BUG_ON(ret);
4979                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4980                 zone_start_pfn += size;
4981         }
4982 }
4983
4984 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4985 {
4986         /* Skip empty nodes */
4987         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4988                 return;
4989
4990 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4991         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4992         if (!pgdat->node_mem_map) {
4993                 unsigned long size, start, end;
4994                 struct page *map;
4995
4996                 /*
4997                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4998                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4999                  * for the buddy allocator to function correctly.
5000                  */
5001                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5002                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5003                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5004                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5005                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5006                 if (!map)
5007                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5008                                                                pgdat->node_id);
5009                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5010         }
5011 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5012         /*
5013          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5014          */
5015         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5016                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5017 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5018                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5019                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5020 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5021         }
5022 #endif
5023 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5024 }
5025
5026 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5027                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5028 {
5029         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5030         unsigned long start_pfn = 0;
5031         unsigned long end_pfn = 0;
5032
5033         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5034         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5035
5036         pgdat->node_id = nid;
5037         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5038 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5039         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5040         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5041                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5042 #endif
5043         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5044                                   zones_size, zholes_size);
5045
5046         alloc_node_mem_map(pgdat);
5047 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5048         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5049                 nid, (unsigned long)pgdat,
5050                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5051 #endif
5052
5053         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5054                             zones_size, zholes_size);
5055 }
5056
5057 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5058
5059 #if MAX_NUMNODES > 1
5060 /*
5061  * Figure out the number of possible node ids.
5062  */
5063 void __init setup_nr_node_ids(void)
5064 {
5065         unsigned int node;
5066         unsigned int highest = 0;
5067
5068         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5069                 highest = node;
5070         nr_node_ids = highest + 1;
5071 }
5072 #endif
5073
5074 /**
5075  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5076  *
5077  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5078  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5079  * all the nodes.
5080  *
5081  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5082  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5083  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5084  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5085  *
5086  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5087  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5088  * populated node map.
5089  *
5090  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5091  * requirement (single node).
5092  */
5093 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5094 {
5095         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5096         unsigned long start, end, mask;
5097         int last_nid = -1;
5098         int i, nid;
5099
5100         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5101                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5102                         last_nid = nid;
5103                         last_end = end;
5104                         continue;
5105                 }
5106
5107                 /*
5108                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5109                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5110                  * too coarse to separate the current node from the last.
5111                  */
5112                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5113                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5114                         mask <<= 1;
5115
5116                 /* accumulate all internode masks */
5117                 accl_mask |= mask;
5118         }
5119
5120         /* convert mask to number of pages */
5121         return ~accl_mask + 1;
5122 }
5123
5124 /* Find the lowest pfn for a node */
5125 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5126 {
5127         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5128         unsigned long start_pfn;
5129         int i;
5130
5131         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5132                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5133
5134         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5135                 printk(KERN_WARNING
5136                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5137                 return 0;
5138         }
5139
5140         return min_pfn;
5141 }
5142
5143 /**
5144  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5145  *
5146  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5147  * memblock_set_node().
5148  */
5149 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5150 {
5151         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5152 }
5153
5154 /*
5155  * early_calculate_totalpages()
5156  * Sum pages in active regions for movable zone.
5157  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5158  */
5159 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5160 {
5161         unsigned long totalpages = 0;
5162         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5163         int i, nid;
5164
5165         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5166                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5167
5168                 totalpages += pages;
5169                 if (pages)
5170                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5171         }
5172         return totalpages;
5173 }
5174
5175 /*
5176  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5177  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5178  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5179  * others
5180  */
5181 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5182 {
5183         int i, nid;
5184         unsigned long usable_startpfn;
5185         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5186         /* save the state before borrow the nodemask */
5187         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5188         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5189         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5190         struct memblock_region *r;
5191
5192         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5193         find_usable_zone_for_movable();
5194
5195         /*
5196          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5197          * options.
5198          */
5199         if (movable_node_is_enabled()) {
5200                 for_each_memblock(memory, r) {
5201                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5202                                 continue;
5203
5204                         nid = r->nid;
5205
5206                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5207                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5208                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5209                                 usable_startpfn;
5210                 }
5211
5212                 goto out2;
5213         }
5214
5215         /*
5216          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5217          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5218          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5219          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5220          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5221          * what movablecore would have allowed.
5222          */
5223         if (required_movablecore) {
5224                 unsigned long corepages;
5225
5226                 /*
5227                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5228                  * was requested by the user
5229                  */
5230                 required_movablecore =
5231                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5232                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5233
5234                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5235         }
5236
5237         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5238         if (!required_kernelcore)
5239                 goto out;
5240
5241         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5242         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5243
5244 restart:
5245         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5246         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5247         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5248                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5249
5250                 /*
5251                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5252                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5253                  * amount of memory for the kernel
5254                  */
5255                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5256                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5257
5258                 /*
5259                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5260                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5261                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5262                  */
5263                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5264
5265                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5266                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5267                         unsigned long size_pages;
5268
5269                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5270                         if (start_pfn >= end_pfn)
5271                                 continue;
5272
5273                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5274                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5275                                 unsigned long kernel_pages;
5276                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5277                                                                 - start_pfn;
5278
5279                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5280                                                         kernelcore_remaining);
5281                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5282                                                         required_kernelcore);
5283
5284                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5285                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5286
5287                                         /*
5288                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5289                                          * that if we have to rebalance
5290                                          * kernelcore across nodes, we will
5291                                          * not double account here
5292                                          */
5293                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5294                                         continue;
5295                                 }
5296                                 start_pfn = usable_startpfn;
5297                         }
5298
5299                         /*
5300                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5301                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5302                          * number of pages used as kernelcore
5303                          */
5304                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5305                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5306                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5307                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5308
5309                         /*
5310                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5311                          * break if the kernelcore for this node has been
5312                          * satisfied
5313                          */
5314                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5315                                                                 size_pages);
5316                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5317                         if (!kernelcore_remaining)
5318                                 break;
5319                 }
5320         }
5321
5322         /*
5323          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5324          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5325          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5326          * satisfied
5327          */
5328         usable_nodes--;
5329         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5330                 goto restart;
5331
5332 out2:
5333         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5334         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5335                 zone_movable_pfn[nid] =
5336                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5337
5338 out:
5339         /* restore the node_state */
5340         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5341 }
5342
5343 /* Any regular or high memory on that node ? */
5344 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5345 {
5346         enum zone_type zone_type;
5347
5348         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5349                 return;
5350
5351         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5352                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5353                 if (populated_zone(zone)) {
5354                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5355                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5356                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5357                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5358                         break;
5359                 }
5360         }
5361 }
5362
5363 /**
5364  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5365  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5366  *
5367  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5368  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5369  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5370  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5371  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5372  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5373  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5374  * at arch_max_dma_pfn.
5375  */
5376 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5377 {
5378         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5379         int i, nid;
5380
5381         /* Record where the zone boundaries are */
5382         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5383                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5384         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5385                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5386         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5387         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5388         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5389                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5390                         continue;
5391                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5392                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5393                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5394                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5395         }
5396         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5397         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5398
5399         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5400         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5401         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5402
5403         /* Print out the zone ranges */
5404         pr_info("Zone ranges:\n");
5405         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5406                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5407                         continue;
5408                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5409                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5410                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5411                         pr_cont("empty\n");
5412                 else
5413                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5414                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5415                                         << PAGE_SHIFT,
5416                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5417                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5418         }
5419
5420         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5421         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5422         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5423                 if (zone_movable_pfn[i])
5424                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5425                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5426         }
5427
5428         /* Print out the early node map */
5429         pr_info("Early memory node ranges\n");
5430         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5431                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5432                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5433                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5434
5435         /* Initialise every node */
5436         mminit_verify_pageflags_layout();
5437         setup_nr_node_ids();
5438         for_each_online_node(nid) {
5439                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5440                 free_area_init_node(nid, NULL,
5441                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5442
5443                 /* Any memory on that node */
5444                 if (pgdat->node_present_pages)
5445                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5446                 check_for_memory(pgdat, nid);
5447         }
5448 }
5449
5450 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5451 {
5452         unsigned long long coremem;
5453         if (!p)
5454                 return -EINVAL;
5455
5456         coremem = memparse(p, &p);
5457         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5458
5459         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5460         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5461
5462         return 0;
5463 }
5464
5465 /*
5466  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5467  * cannot be reclaimed or migrated.
5468  */
5469 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5470 {
5471         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5472 }
5473
5474 /*
5475  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5476  * can be reclaimed or migrated.
5477  */
5478 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5479 {
5480         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5481 }
5482
5483 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5484 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5485
5486 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5487
5488 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5489 {
5490         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5491         page_zone(page)->managed_pages += count;
5492         totalram_pages += count;
5493 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5494         if (PageHighMem(page))
5495                 totalhigh_pages += count;
5496 #endif
5497         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5498 }
5499 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5500
5501 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5502 {
5503         void *pos;
5504         unsigned long pages = 0;
5505
5506         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5507         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5508         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5509                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5510                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5511                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5512         }
5513
5514         if (pages && s)
5515                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5516                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5517
5518         return pages;
5519 }
5520 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5521
5522 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5523 void free_highmem_page(struct page *page)
5524 {
5525         __free_reserved_page(page);
5526         totalram_pages++;
5527         page_zone(page)->managed_pages++;
5528         totalhigh_pages++;
5529 }
5530 #endif
5531
5532
5533 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5534 {
5535         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5536         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5537
5538         physpages = get_num_physpages();
5539         codesize = _etext - _stext;
5540         datasize = _edata - _sdata;
5541         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5542         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5543         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5544         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5545
5546         /*
5547          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5548          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5549          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5550          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5551          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5552          */
5553 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5554         do { \
5555                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5556                         size -= adj; \
5557         } while (0)
5558
5559         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5560                      _sinittext, init_code_size);
5561         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5562         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5563         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5564         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5565
5566 #undef  adj_init_size
5567
5568         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5569                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5570                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5571 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5572                ", %luK highmem"
5573 #endif
5574                "%s%s)\n",
5575                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5576                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5577                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5578                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5579                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5580 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5581                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5582 #endif
5583                str ? ", " : "", str ? str : "");
5584 }
5585
5586 /**
5587  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5588  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5589  *
5590  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5591  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5592  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5593  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5594  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5595  * smaller per-cpu batchsize.
5596  */
5597 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5598 {
5599         dma_reserve = new_dma_reserve;
5600 }
5601
5602 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5603 {
5604         free_area_init_node(0, zones_size,
5605                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5606 }
5607
5608 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5609                                  unsigned long action, void *hcpu)
5610 {
5611         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5612
5613         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5614                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5615                 drain_pages(cpu);
5616
5617                 /*
5618                  * Spill the event counters of the dead processor
5619                  * into the current processors event counters.
5620                  * This artificially elevates the count of the current
5621                  * processor.
5622                  */
5623                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5624
5625                 /*
5626                  * Zero the differential counters of the dead processor
5627                  * so that the vm statistics are consistent.
5628                  *
5629                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5630                  * race with what we are doing.
5631                  */
5632                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5633         }
5634         return NOTIFY_OK;
5635 }
5636
5637 void __init page_alloc_init(void)
5638 {
5639         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5640 }
5641
5642 /*
5643  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5644  *      or min_free_kbytes changes.
5645  */
5646 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5647 {
5648         struct pglist_data *pgdat;
5649         unsigned long reserve_pages = 0;
5650         enum zone_type i, j;
5651
5652         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5653                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5654                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5655                         long max = 0;
5656
5657                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5658                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5659                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5660                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5661                         }
5662
5663                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5664                         max += high_wmark_pages(zone);
5665
5666                         if (max > zone->managed_pages)
5667                                 max = zone->managed_pages;
5668                         reserve_pages += max;
5669                         /*
5670                          * Lowmem reserves are not available to
5671                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5672                          * kswapd tries to balance zones to their high
5673                          * watermark.  As a result, neither should be
5674                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5675                          * situation where reclaim has to clean pages
5676                          * in order to balance the zones.
5677                          */
5678                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5679                 }
5680         }
5681         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5682         totalreserve_pages = reserve_pages;
5683 }
5684
5685 /*
5686  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5687  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5688  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5689  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5690  */
5691 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5692 {
5693         struct pglist_data *pgdat;
5694         enum zone_type j, idx;
5695
5696         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5697                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5698                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5699                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5700
5701                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5702
5703                         idx = j;
5704                         while (idx) {
5705                                 struct zone *lower_zone;
5706
5707                                 idx--;
5708
5709                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5710                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5711
5712                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5713                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5714                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5715                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5716                         }
5717                 }
5718         }
5719
5720         /* update totalreserve_pages */
5721         calculate_totalreserve_pages();
5722 }
5723
5724 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5725 {
5726         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5727         unsigned long lowmem_pages = 0;
5728         struct zone *zone;
5729         unsigned long flags;
5730
5731         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5732         for_each_zone(zone) {
5733                 if (!is_highmem(zone))
5734                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5735         }
5736
5737         for_each_zone(zone) {
5738                 u64 tmp;
5739
5740                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5741                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5742                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5743                 if (is_highmem(zone)) {
5744                         /*
5745                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5746                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5747                          * value here.
5748                          *
5749                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5750                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
5751                          * not be capped for highmem.
5752                          */
5753                         unsigned long min_pages;
5754
5755                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5756                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5757                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5758                 } else {
5759                         /*
5760                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5761                          * proportionate to the zone's size.
5762                          */
5763                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5764                 }
5765
5766                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5767                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5768
5769                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5770                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5771                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5772
5773                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5774                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5775         }
5776
5777         /* update totalreserve_pages */
5778         calculate_totalreserve_pages();
5779 }
5780
5781 /**
5782  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5783  * or when memory is hot-{added|removed}
5784  *
5785  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5786  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5787  */
5788 void setup_per_zone_wmarks(void)
5789 {
5790         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5791         __setup_per_zone_wmarks();
5792         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5793 }
5794
5795 /*
5796  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5797  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5798  * to be referenced again before it is swapped out.
5799  *
5800  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5801  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5802  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5803  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5804  *
5805  * total     target    max
5806  * memory    ratio     inactive anon
5807  * -------------------------------------
5808  *   10MB       1         5MB
5809  *  100MB       1        50MB
5810  *    1GB       3       250MB
5811  *   10GB      10       0.9GB
5812  *  100GB      31         3GB
5813  *    1TB     101        10GB
5814  *   10TB     320        32GB
5815  */
5816 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5817 {
5818         unsigned int gb, ratio;
5819
5820         /* Zone size in gigabytes */
5821         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5822         if (gb)
5823                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5824         else
5825                 ratio = 1;
5826
5827         zone->inactive_ratio = ratio;
5828 }
5829
5830 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5831 {
5832         struct zone *zone;
5833
5834         for_each_zone(zone)
5835                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5836 }
5837
5838 /*
5839  * Initialise min_free_kbytes.
5840  *
5841  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5842  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5843  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5844  *
5845  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5846  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5847  *
5848  * which yields
5849  *
5850  * 16MB:        512k
5851  * 32MB:        724k
5852  * 64MB:        1024k
5853  * 128MB:       1448k
5854  * 256MB:       2048k
5855  * 512MB:       2896k
5856  * 1024MB:      4096k
5857  * 2048MB:      5792k
5858  * 4096MB:      8192k
5859  * 8192MB:      11584k
5860  * 16384MB:     16384k
5861  */
5862 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5863 {
5864         unsigned long lowmem_kbytes;
5865         int new_min_free_kbytes;
5866
5867         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5868         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5869
5870         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5871                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5872                 if (min_free_kbytes < 128)
5873                         min_free_kbytes = 128;
5874                 if (min_free_kbytes > 65536)
5875                         min_free_kbytes = 65536;
5876         } else {
5877                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5878                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5879         }
5880         setup_per_zone_wmarks();
5881         refresh_zone_stat_thresholds();
5882         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5883         setup_per_zone_inactive_ratio();
5884         return 0;
5885 }
5886 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5887
5888 /*
5889  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5890  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5891  *      changes.
5892  */
5893 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5894         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5895 {
5896         int rc;
5897
5898         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5899         if (rc)
5900                 return rc;
5901
5902         if (write) {
5903                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5904                 setup_per_zone_wmarks();
5905         }
5906         return 0;
5907 }
5908
5909 #ifdef CONFIG_NUMA
5910 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5911         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5912 {
5913         struct zone *zone;
5914         int rc;
5915
5916         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5917         if (rc)
5918                 return rc;
5919
5920         for_each_zone(zone)
5921                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5922                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5923         return 0;
5924 }
5925
5926 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5927         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5928 {
5929         struct zone *zone;
5930         int rc;
5931
5932         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5933         if (rc)
5934                 return rc;
5935
5936         for_each_zone(zone)
5937                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5938                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5939         return 0;
5940 }
5941 #endif
5942
5943 /*
5944  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5945  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5946  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5947  *
5948  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5949  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5950  * if in function of the boot time zone sizes.
5951  */
5952 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5953         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5954 {
5955         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5956         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5957         return 0;
5958 }
5959
5960 /*
5961  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5962  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5963  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5964  */
5965 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5966         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5967 {
5968         struct zone *zone;
5969         int old_percpu_pagelist_fraction;
5970         int ret;
5971
5972         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5973         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5974
5975         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5976         if (!write || ret < 0)
5977                 goto out;
5978
5979         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5980         if (percpu_pagelist_fraction &&
5981             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5982                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5983                 ret = -EINVAL;
5984                 goto out;
5985         }
5986
5987         /* No change? */
5988         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5989                 goto out;
5990
5991         for_each_populated_zone(zone) {
5992                 unsigned int cpu;
5993
5994                 for_each_possible_cpu(cpu)
5995                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5996                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5997         }
5998 out:
5999         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6000         return ret;
6001 }
6002
6003 #ifdef CONFIG_NUMA
6004 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6005
6006 static int __init set_hashdist(char *str)
6007 {
6008         if (!str)
6009                 return 0;
6010         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6011         return 1;
6012 }
6013 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6014 #endif
6015
6016 /*
6017  * allocate a large system hash table from bootmem
6018  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6019  *   quantity of entries
6020  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6021  */
6022 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6023                                      unsigned long bucketsize,
6024                                      unsigned long numentries,
6025                                      int scale,
6026                                      int flags,
6027                                      unsigned int *_hash_shift,
6028                                      unsigned int *_hash_mask,
6029                                      unsigned long low_limit,
6030                                      unsigned long high_limit)
6031 {
6032         unsigned long long max = high_limit;
6033         unsigned long log2qty, size;
6034         void *table = NULL;
6035
6036         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6037         if (!numentries) {
6038                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6039                 numentries = nr_kernel_pages;
6040
6041                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6042                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6043                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6044
6045                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6046                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6047                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6048                 else
6049                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6050
6051                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6052                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6053                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6054                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6055                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6056                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6057                                 BUG_ON(!numentries);
6058                         }
6059                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6060                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6061         }
6062         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6063
6064         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6065         if (max == 0) {
6066                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6067                 do_div(max, bucketsize);
6068         }
6069         max = min(max, 0x80000000ULL);
6070
6071         if (numentries < low_limit)
6072                 numentries = low_limit;
6073         if (numentries > max)
6074                 numentries = max;
6075
6076         log2qty = ilog2(numentries);
6077
6078         do {
6079                 size = bucketsize << log2qty;
6080                 if (flags & HASH_EARLY)
6081                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6082                 else if (hashdist)
6083                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6084                 else {
6085                         /*
6086                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6087                          * some pages at the end of hash table which
6088                          * alloc_pages_exact() automatically does
6089                          */
6090                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6091                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6092                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6093                         }
6094                 }
6095         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6096
6097         if (!table)
6098                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6099
6100         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6101                tablename,
6102                (1UL << log2qty),
6103                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6104                size);
6105
6106         if (_hash_shift)
6107                 *_hash_shift = log2qty;
6108         if (_hash_mask)
6109                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6110
6111         return table;
6112 }
6113
6114 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6115 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6116                                                         unsigned long pfn)
6117 {
6118 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6119         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6120 #else
6121         return zone->pageblock_flags;
6122 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6123 }
6124
6125 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6126 {
6127 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6128         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6129         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6130 #else
6131         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6132         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6133 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6134 }
6135
6136 /**
6137  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6138  * @page: The page within the block of interest
6139  * @pfn: The target page frame number
6140  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6141  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6142  *
6143  * Return: pageblock_bits flags
6144  */
6145 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6146                                         unsigned long end_bitidx,
6147                                         unsigned long mask)
6148 {
6149         struct zone *zone;
6150         unsigned long *bitmap;
6151         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6152         unsigned long word;
6153
6154         zone = page_zone(page);
6155         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6156         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6157         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6158         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6159
6160         word = bitmap[word_bitidx];
6161         bitidx += end_bitidx;
6162         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6163 }
6164
6165 /**
6166  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6167  * @page: The page within the block of interest
6168  * @flags: The flags to set
6169  * @pfn: The target page frame number
6170  * @end_bitidx: The last bit of interest
6171  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6172  */
6173 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6174                                         unsigned long pfn,
6175                                         unsigned long end_bitidx,
6176                                         unsigned long mask)
6177 {
6178         struct zone *zone;
6179         unsigned long *bitmap;
6180         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6181         unsigned long old_word, word;
6182
6183         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6184
6185         zone = page_zone(page);
6186         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6187         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6188         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6189         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6190
6191         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6192
6193         bitidx += end_bitidx;
6194         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6195         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6196
6197         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6198         for (;;) {
6199                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6200                 if (word == old_word)
6201                         break;
6202                 word = old_word;
6203         }
6204 }
6205
6206 /*
6207  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6208  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6209  *
6210  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6211  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6212  * expect this function should be exact.
6213  */
6214 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6215                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6216 {
6217         unsigned long pfn, iter, found;
6218         int mt;
6219
6220         /*
6221          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6222          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6223          */
6224         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6225                 return false;
6226         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6227         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6228                 return false;
6229
6230         pfn = page_to_pfn(page);
6231         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6232                 unsigned long check = pfn + iter;
6233
6234                 if (!pfn_valid_within(check))
6235                         continue;
6236
6237                 page = pfn_to_page(check);
6238
6239                 /*
6240                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6241                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6242                  * handle each tail page individually in migration.
6243                  */
6244                 if (PageHuge(page)) {
6245                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6246                         continue;
6247                 }
6248
6249                 /*
6250                  * We can't use page_count without pin a page
6251                  * because another CPU can free compound page.
6252                  * This check already skips compound tails of THP
6253                  * because their page->_count is zero at all time.
6254                  */
6255                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6256                         if (PageBuddy(page))
6257                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6258                         continue;
6259                 }
6260
6261                 /*
6262                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6263                  * page_count() is not 0.
6264                  */
6265                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6266                         continue;
6267
6268                 if (!PageLRU(page))
6269                         found++;
6270                 /*
6271                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6272                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6273                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6274                  */
6275                 /*
6276                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6277                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6278                  *
6279                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6280                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6281                  * page at boot.
6282                  */
6283                 if (found > count)
6284                         return true;
6285         }
6286         return false;
6287 }
6288
6289 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6290 {
6291         struct zone *zone;
6292         unsigned long pfn;
6293
6294         /*
6295          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6296          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6297          * the zone but still within the section.
6298          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6299          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6300          */
6301         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6302                 return false;
6303
6304         zone = page_zone(page);
6305         pfn = page_to_pfn(page);
6306         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6307                 return false;
6308
6309         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6310 }
6311
6312 #ifdef CONFIG_CMA
6313
6314 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6315 {
6316         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6317                              pageblock_nr_pages) - 1);
6318 }
6319
6320 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6321 {
6322         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6323                                 pageblock_nr_pages));
6324 }
6325
6326 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6327 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6328                                         unsigned long start, unsigned long end)
6329 {
6330         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6331         unsigned long nr_reclaimed;
6332         unsigned long pfn = start;
6333         unsigned int tries = 0;
6334         int ret = 0;
6335
6336         migrate_prep();
6337
6338         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6339                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6340                         ret = -EINTR;
6341                         break;
6342                 }
6343
6344                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6345                         cc->nr_migratepages = 0;
6346                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6347                         if (!pfn) {
6348                                 ret = -EINTR;
6349                                 break;
6350                         }
6351                         tries = 0;
6352                 } else if (++tries == 5) {
6353                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6354                         break;
6355                 }
6356
6357                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6358                                                         &cc->migratepages);
6359                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6360
6361                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6362                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6363         }
6364         if (ret < 0) {
6365                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6366                 return ret;
6367         }
6368         return 0;
6369 }
6370
6371 /**
6372  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6373  * @start:      start PFN to allocate
6374  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6375  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6376  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6377  *                      in range must have the same migratetype and it must
6378  *                      be either of the two.
6379  *
6380  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6381  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6382  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6383  * pages fall in.
6384  *
6385  * The PFN range must belong to a single zone.
6386  *
6387  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6388  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6389  * need to be freed with free_contig_range().
6390  */
6391 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6392                        unsigned migratetype)
6393 {
6394         unsigned long outer_start, outer_end;
6395         int ret = 0, order;
6396
6397         struct compact_control cc = {
6398                 .nr_migratepages = 0,
6399                 .order = -1,
6400                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6401                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6402                 .ignore_skip_hint = true,
6403         };
6404         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6405
6406         /*
6407          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6408          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6409          * have different sizes, and due to the way page allocator
6410          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6411          * that page allocator won't try to merge buddies from
6412          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6413          * other migration type.
6414          *
6415          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6416          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6417          * we are interested in).  This will put all the pages in
6418          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6419          *
6420          * When this is done, we take the pages in range from page
6421          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6422          * page allocator will never consider using them.
6423          *
6424          * This lets us mark the pageblocks back as
6425          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6426          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6427          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6428          */
6429
6430         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6431                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6432                                        false);
6433         if (ret)
6434                 return ret;
6435
6436         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6437         if (ret)
6438                 goto done;
6439
6440         /*
6441          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6442          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6443          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6444          * What we are going to do is to allocate all pages from
6445          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6446          *
6447          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6448          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6449          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6450          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6451          * once this is done free the pages we are not interested in.
6452          *
6453          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6454          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6455          */
6456
6457         lru_add_drain_all();
6458         drain_all_pages(cc.zone);
6459
6460         order = 0;
6461         outer_start = start;
6462         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6463                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6464                         ret = -EBUSY;
6465                         goto done;
6466                 }
6467                 outer_start &= ~0UL << order;
6468         }
6469
6470         /* Make sure the range is really isolated. */
6471         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6472                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6473                         __func__, outer_start, end);
6474                 ret = -EBUSY;
6475                 goto done;
6476         }
6477
6478         /* Grab isolated pages from freelists. */
6479         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6480         if (!outer_end) {
6481                 ret = -EBUSY;
6482                 goto done;
6483         }
6484
6485         /* Free head and tail (if any) */
6486         if (start != outer_start)
6487                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6488         if (end != outer_end)
6489                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6490
6491 done:
6492         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6493                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6494         return ret;
6495 }
6496
6497 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6498 {
6499         unsigned int count = 0;
6500
6501         for (; nr_pages--; pfn++) {
6502                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6503
6504                 count += page_count(page) != 1;
6505                 __free_page(page);
6506         }
6507         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6508 }
6509 #endif
6510
6511 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6512 /*
6513  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6514  * page high values need to be recalulated.
6515  */
6516 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6517 {
6518         unsigned cpu;
6519         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6520         for_each_possible_cpu(cpu)
6521                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6522                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6523         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6524 }
6525 #endif
6526
6527 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6528 {
6529         unsigned long flags;
6530         int cpu;
6531         struct per_cpu_pageset *pset;
6532
6533         /* avoid races with drain_pages()  */
6534         local_irq_save(flags);
6535         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6536                 for_each_online_cpu(cpu) {
6537                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6538                         drain_zonestat(zone, pset);
6539                 }
6540                 free_percpu(zone->pageset);
6541                 zone->pageset = &boot_pageset;
6542         }
6543         local_irq_restore(flags);
6544 }
6545
6546 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6547 /*
6548  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6549  */
6550 void
6551 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6552 {
6553         struct page *page;
6554         struct zone *zone;
6555         unsigned int order, i;
6556         unsigned long pfn;
6557         unsigned long flags;
6558         /* find the first valid pfn */
6559         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6560                 if (pfn_valid(pfn))
6561                         break;
6562         if (pfn == end_pfn)
6563                 return;
6564         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6565         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6566         pfn = start_pfn;
6567         while (pfn < end_pfn) {
6568                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6569                         pfn++;
6570                         continue;
6571                 }
6572                 page = pfn_to_page(pfn);
6573                 /*
6574                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6575                  * page_count() is not 0.
6576                  */
6577                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6578                         pfn++;
6579                         SetPageReserved(page);
6580                         continue;
6581                 }
6582
6583                 BUG_ON(page_count(page));
6584                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6585                 order = page_order(page);
6586 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6587                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6588                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6589 #endif
6590                 list_del(&page->lru);
6591                 rmv_page_order(page);
6592                 zone->free_area[order].nr_free--;
6593                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6594                         SetPageReserved((page+i));
6595                 pfn += (1 << order);
6596         }
6597         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6598 }
6599 #endif
6600
6601 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6602 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6603 {
6604         struct zone *zone = page_zone(page);
6605         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6606         unsigned long flags;
6607         unsigned int order;
6608
6609         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6610         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6611                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6612
6613                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6614                         break;
6615         }
6616         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6617
6618         return order < MAX_ORDER;
6619 }
6620 #endif