]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge branch 'akpm-current/current'
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/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
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, char *reason, unsigned long bad_flags)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
396                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
397                         bad++;
398                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
399                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
400                         bad++;
401                 }
402                 __ClearPageTail(p);
403         }
404
405         return bad;
406 }
407
408 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
409 {
410         int i;
411
412         /*
413          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
414          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
415          */
416         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
417         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
418                 clear_highpage(page + i);
419 }
420
421 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
422 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
423
424 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
425 {
426         unsigned long res;
427
428         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
429                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
430                 return 0;
431         }
432         _debug_guardpage_minorder = res;
433         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
434         return 0;
435 }
436 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
437
438 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
439 {
440         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
441 }
442
443 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447 #else
448 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
449 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
450 #endif
451
452 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
453 {
454         set_page_private(page, order);
455         __SetPageBuddy(page);
456 }
457
458 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
459 {
460         __ClearPageBuddy(page);
461         set_page_private(page, 0);
462 }
463
464 /*
465  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
466  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
467  *
468  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
469  * the following equation:
470  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
471  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
472  * 1 buddy is #10:
473  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
474  *
475  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
476  * satisfies the following equation:
477  *     P = B & ~(1 << O)
478  *
479  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
480  */
481 static inline unsigned long
482 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
483 {
484         return page_idx ^ (1 << order);
485 }
486
487 /*
488  * This function checks whether a page is free && is the buddy
489  * we can do coalesce a page and its buddy if
490  * (a) the buddy is not in a hole &&
491  * (b) the buddy is in the buddy system &&
492  * (c) a page and its buddy have the same order &&
493  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
494  *
495  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
496  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
497  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
498  * serialized by zone->lock.
499  *
500  * For recording page's order, we use page_private(page).
501  */
502 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
503                                                                 int order)
504 {
505         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
506                 return 0;
507
508         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
509                 return 0;
510
511         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
513                 return 1;
514         }
515
516         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
517                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
518                 return 1;
519         }
520         return 0;
521 }
522
523 /*
524  * Freeing function for a buddy system allocator.
525  *
526  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
527  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
528  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
529  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
530  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
531  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
532  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
533  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
534  * parts of the VM system.
535  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
536  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
537  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
538  * field.
539  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
540  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
541  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
542  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
543  * triggers coalescing into a block of larger size.
544  *
545  * -- nyc
546  */
547
548 static inline void __free_one_page(struct page *page,
549                 struct zone *zone, unsigned int order,
550                 int migratetype)
551 {
552         unsigned long page_idx;
553         unsigned long combined_idx;
554         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
555         struct page *buddy;
556
557         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
558
559         if (unlikely(PageCompound(page)))
560                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
561                         return;
562
563         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
564
565         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
566
567         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
568         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
569
570         while (order < MAX_ORDER-1) {
571                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
572                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
573                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
574                         break;
575                 /*
576                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
577                  * merge with it and move up one order.
578                  */
579                 if (page_is_guard(buddy)) {
580                         clear_page_guard_flag(buddy);
581                         set_page_private(page, 0);
582                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
583                                                   migratetype);
584                 } else {
585                         list_del(&buddy->lru);
586                         zone->free_area[order].nr_free--;
587                         rmv_page_order(buddy);
588                 }
589                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
590                 page = page + (combined_idx - page_idx);
591                 page_idx = combined_idx;
592                 order++;
593         }
594         set_page_order(page, order);
595
596         /*
597          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
598          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
599          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
600          * that is happening, add the free page to the tail of the list
601          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
602          * as a higher order page
603          */
604         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
605                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
606                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
607                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
608                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
609                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
610                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
611                         list_add_tail(&page->lru,
612                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
613                         goto out;
614                 }
615         }
616
617         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
618 out:
619         zone->free_area[order].nr_free++;
620 }
621
622 static inline int free_pages_check(struct page *page)
623 {
624         char *bad_reason = NULL;
625         unsigned long bad_flags = 0;
626
627         if (unlikely(page_mapcount(page)))
628                 bad_reason = "nonzero mapcount";
629         if (unlikely(page->mapping != NULL))
630                 bad_reason = "non-NULL mapping";
631         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
632                 bad_reason = "nonzero _count";
633         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
634                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
635                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
636         }
637         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
638                 bad_reason = "cgroup check failed";
639         if (unlikely(bad_reason)) {
640                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
641                 return 1;
642         }
643         page_cpupid_reset_last(page);
644         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
645                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
646         return 0;
647 }
648
649 /*
650  * Frees a number of pages from the PCP lists
651  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
652  * count is the number of pages to free.
653  *
654  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
655  * see if this freeing clears that state.
656  *
657  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
658  * pinned" detection logic.
659  */
660 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
661                                         struct per_cpu_pages *pcp)
662 {
663         int migratetype = 0;
664         int batch_free = 0;
665         int to_free = count;
666
667         spin_lock(&zone->lock);
668         zone->pages_scanned = 0;
669
670         while (to_free) {
671                 struct page *page;
672                 struct list_head *list;
673
674                 /*
675                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
676                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
677                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
678                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
679                  * lists
680                  */
681                 do {
682                         batch_free++;
683                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
684                                 migratetype = 0;
685                         list = &pcp->lists[migratetype];
686                 } while (list_empty(list));
687
688                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
689                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
690                         batch_free = to_free;
691
692                 do {
693                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
694
695                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
696                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
697                         list_del(&page->lru);
698                         mt = get_freepage_migratetype(page);
699                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
700                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
701                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
702                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
703                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
704                                 if (is_migrate_cma(mt))
705                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
706                         }
707                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
708         }
709         spin_unlock(&zone->lock);
710 }
711
712 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
713                                 int migratetype)
714 {
715         spin_lock(&zone->lock);
716         zone->pages_scanned = 0;
717
718         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
719         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
720                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
721         spin_unlock(&zone->lock);
722 }
723
724 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
725 {
726         int i;
727         int bad = 0;
728
729         trace_mm_page_free(page, order);
730         kmemcheck_free_shadow(page, order);
731
732         if (PageAnon(page))
733                 page->mapping = NULL;
734         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
735                 bad += free_pages_check(page + i);
736         if (bad)
737                 return false;
738
739         if (!PageHighMem(page)) {
740                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
741                                            PAGE_SIZE << order);
742                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
743                                            PAGE_SIZE << order);
744         }
745         arch_free_page(page, order);
746         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
747
748         return true;
749 }
750
751 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
752 {
753         unsigned long flags;
754         int migratetype;
755
756         if (!free_pages_prepare(page, order))
757                 return;
758
759         local_irq_save(flags);
760         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
761         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
762         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
763         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
764         local_irq_restore(flags);
765 }
766
767 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
768 {
769         unsigned int nr_pages = 1 << order;
770         struct page *p = page;
771         unsigned int loop;
772
773         prefetchw(p);
774         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
775                 prefetchw(p + 1);
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         }
779         __ClearPageReserved(p);
780         set_page_count(p, 0);
781
782         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
783         set_page_refcounted(page);
784         __free_pages(page, order);
785 }
786
787 #ifdef CONFIG_CMA
788 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
789 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
790 {
791         unsigned i = pageblock_nr_pages;
792         struct page *p = page;
793
794         do {
795                 __ClearPageReserved(p);
796                 set_page_count(p, 0);
797         } while (++p, --i);
798
799         set_page_refcounted(page);
800         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
801         __free_pages(page, pageblock_order);
802         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
803 }
804 #endif
805
806 /*
807  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
808  * Please do not alter this order without good reasons and regression
809  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
810  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
811  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
812  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
813  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
814  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
815  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
816  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
817  *
818  * -- nyc
819  */
820 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
821         int low, int high, struct free_area *area,
822         int migratetype)
823 {
824         unsigned long size = 1 << high;
825
826         while (high > low) {
827                 area--;
828                 high--;
829                 size >>= 1;
830                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
831
832 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
833                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
834                         /*
835                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
836                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
837                          * Corresponding page table entries will not be touched,
838                          * pages will stay not present in virtual address space
839                          */
840                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
841                         set_page_guard_flag(&page[size]);
842                         set_page_private(&page[size], high);
843                         /* Guard pages are not available for any usage */
844                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
845                                                   migratetype);
846                         continue;
847                 }
848 #endif
849                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
850                 area->nr_free++;
851                 set_page_order(&page[size], high);
852         }
853 }
854
855 /*
856  * This page is about to be returned from the page allocator
857  */
858 static inline int check_new_page(struct page *page)
859 {
860         char *bad_reason = NULL;
861         unsigned long bad_flags = 0;
862
863         if (unlikely(page_mapcount(page)))
864                 bad_reason = "nonzero mapcount";
865         if (unlikely(page->mapping != NULL))
866                 bad_reason = "non-NULL mapping";
867         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
868                 bad_reason = "nonzero _count";
869         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
870                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
871                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
872         }
873         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
874                 bad_reason = "cgroup check failed";
875         if (unlikely(bad_reason)) {
876                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
877                 return 1;
878         }
879         return 0;
880 }
881
882 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
883 {
884         int i;
885
886         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
887                 struct page *p = page + i;
888                 if (unlikely(check_new_page(p)))
889                         return 1;
890         }
891
892         set_page_private(page, 0);
893         arch_alloc_page(page, order);
894         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
895
896         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
897                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
898
899         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
900                 prep_compound_page(page, order);
901
902         /*
903          * Make sure the caller of get_page_unless_zero() will see the
904          * fully initialized page. Say, to ensure that compound_lock()
905          * can't race with the non-atomic __SetPage*() above.
906          */
907 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
908         smp_wmb();
909 #endif
910         set_page_refcounted(page);
911
912         return 0;
913 }
914
915 /*
916  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
917  * the smallest available page from the freelists
918  */
919 static inline
920 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
921                                                 int migratetype)
922 {
923         unsigned int current_order;
924         struct free_area *area;
925         struct page *page;
926
927         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
928         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
929                 area = &(zone->free_area[current_order]);
930                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
931                         continue;
932
933                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
934                                                         struct page, lru);
935                 list_del(&page->lru);
936                 rmv_page_order(page);
937                 area->nr_free--;
938                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
939                 return page;
940         }
941
942         return NULL;
943 }
944
945
946 /*
947  * This array describes the order lists are fallen back to when
948  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
949  */
950 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
951         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
952         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
953 #ifdef CONFIG_CMA
954         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
955         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
956 #else
957         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
958 #endif
959         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
960 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
961         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
962 #endif
963 };
964
965 /*
966  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
967  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
968  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
969  */
970 int move_freepages(struct zone *zone,
971                           struct page *start_page, struct page *end_page,
972                           int migratetype)
973 {
974         struct page *page;
975         unsigned long order;
976         int pages_moved = 0;
977
978 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
979         /*
980          * page_zone is not safe to call in this context when
981          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
982          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
983          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
984          * grouping pages by mobility
985          */
986         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
987 #endif
988
989         for (page = start_page; page <= end_page;) {
990                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
991                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
992
993                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
994                         page++;
995                         continue;
996                 }
997
998                 if (!PageBuddy(page)) {
999                         page++;
1000                         continue;
1001                 }
1002
1003                 order = page_order(page);
1004                 list_move(&page->lru,
1005                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1006                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1007                 page += 1 << order;
1008                 pages_moved += 1 << order;
1009         }
1010
1011         return pages_moved;
1012 }
1013
1014 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1015                                 int migratetype)
1016 {
1017         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1018         struct page *start_page, *end_page;
1019
1020         start_pfn = page_to_pfn(page);
1021         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1022         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1023         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1024         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1025
1026         /* Do not cross zone boundaries */
1027         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1028                 start_page = page;
1029         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1030                 return 0;
1031
1032         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1033 }
1034
1035 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1036                                         int start_order, int migratetype)
1037 {
1038         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1039
1040         while (nr_pageblocks--) {
1041                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1042                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1043         }
1044 }
1045
1046 /*
1047  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1048  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1049  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1050  *
1051  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1052  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1053  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1054  *
1055  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1056  * if it was unchanged).
1057  */
1058 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1059                                   int start_type, int fallback_type)
1060 {
1061         int current_order = page_order(page);
1062
1063         /*
1064          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1065          * buddy pages to CMA itself.
1066          */
1067         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1068                 return fallback_type;
1069
1070         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1071         if (current_order >= pageblock_order) {
1072                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1073                 return start_type;
1074         }
1075
1076         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1077             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1078             page_group_by_mobility_disabled) {
1079                 int pages;
1080
1081                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1082
1083                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1084                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1085                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1086
1087                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1088                         return start_type;
1089                 }
1090
1091         }
1092
1093         return fallback_type;
1094 }
1095
1096 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1097 static inline struct page *
1098 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1099 {
1100         struct free_area *area;
1101         int current_order;
1102         struct page *page;
1103         int migratetype, new_type, i;
1104
1105         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1106         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1107                                                 --current_order) {
1108                 for (i = 0;; i++) {
1109                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1110
1111                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1112                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1113                                 break;
1114
1115                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1116                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1117                                 continue;
1118
1119                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1120                                         struct page, lru);
1121                         area->nr_free--;
1122
1123                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1124                                                           start_migratetype,
1125                                                           migratetype);
1126
1127                         /* Remove the page from the freelists */
1128                         list_del(&page->lru);
1129                         rmv_page_order(page);
1130
1131                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1132                                new_type);
1133
1134                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1135                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1136
1137                         return page;
1138                 }
1139         }
1140
1141         return NULL;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1146  * Call me with the zone->lock already held.
1147  */
1148 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1149                                                 int migratetype)
1150 {
1151         struct page *page;
1152
1153 retry_reserve:
1154         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1155
1156         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1157                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1158
1159                 /*
1160                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1161                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1162                  * and we want just one call site
1163                  */
1164                 if (!page) {
1165                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1166                         goto retry_reserve;
1167                 }
1168         }
1169
1170         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1171         return page;
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1176  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1177  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1178  */
1179 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1180                         unsigned long count, struct list_head *list,
1181                         int migratetype, int cold)
1182 {
1183         int mt = migratetype, i;
1184
1185         spin_lock(&zone->lock);
1186         for (i = 0; i < count; ++i) {
1187                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1188                 if (unlikely(page == NULL))
1189                         break;
1190
1191                 /*
1192                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1193                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1194                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1195                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1196                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1197                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1198                  * properly.
1199                  */
1200                 if (likely(cold == 0))
1201                         list_add(&page->lru, list);
1202                 else
1203                         list_add_tail(&page->lru, list);
1204                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1205                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1206                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1207                                 mt = migratetype;
1208                 }
1209                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1210                 list = &page->lru;
1211                 if (is_migrate_cma(mt))
1212                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1213                                               -(1 << order));
1214         }
1215         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1216         spin_unlock(&zone->lock);
1217         return i;
1218 }
1219
1220 #ifdef CONFIG_NUMA
1221 /*
1222  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1223  * currently executing processor on remote nodes after they have
1224  * expired.
1225  *
1226  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1227  * a single processor.
1228  */
1229 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1230 {
1231         unsigned long flags;
1232         int to_drain;
1233         unsigned long batch;
1234
1235         local_irq_save(flags);
1236         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1237         if (pcp->count >= batch)
1238                 to_drain = batch;
1239         else
1240                 to_drain = pcp->count;
1241         if (to_drain > 0) {
1242                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1243                 pcp->count -= to_drain;
1244         }
1245         local_irq_restore(flags);
1246 }
1247 #endif
1248
1249 /*
1250  * Drain pages of the indicated processor.
1251  *
1252  * The processor must either be the current processor and the
1253  * thread pinned to the current processor or a processor that
1254  * is not online.
1255  */
1256 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1257 {
1258         unsigned long flags;
1259         struct zone *zone;
1260
1261         for_each_populated_zone(zone) {
1262                 struct per_cpu_pageset *pset;
1263                 struct per_cpu_pages *pcp;
1264
1265                 local_irq_save(flags);
1266                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1267
1268                 pcp = &pset->pcp;
1269                 if (pcp->count) {
1270                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1271                         pcp->count = 0;
1272                 }
1273                 local_irq_restore(flags);
1274         }
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1279  */
1280 void drain_local_pages(void *arg)
1281 {
1282         drain_pages(smp_processor_id());
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1287  *
1288  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1289  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1290  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1291  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1292  * before the call to on_each_cpu_mask().
1293  */
1294 void drain_all_pages(void)
1295 {
1296         int cpu;
1297         struct per_cpu_pageset *pcp;
1298         struct zone *zone;
1299
1300         /*
1301          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1302          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1303          */
1304         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1305
1306         /*
1307          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1308          * as offline notification will cause the notified
1309          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1310          * disables preemption as part of its processing
1311          */
1312         for_each_online_cpu(cpu) {
1313                 bool has_pcps = false;
1314                 for_each_populated_zone(zone) {
1315                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1316                         if (pcp->pcp.count) {
1317                                 has_pcps = true;
1318                                 break;
1319                         }
1320                 }
1321                 if (has_pcps)
1322                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1323                 else
1324                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1325         }
1326         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1327 }
1328
1329 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1330
1331 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1332 {
1333         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1334         unsigned long flags;
1335         int order, t;
1336         struct list_head *curr;
1337
1338         if (zone_is_empty(zone))
1339                 return;
1340
1341         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1342
1343         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1344         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1345                 if (pfn_valid(pfn)) {
1346                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1347
1348                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1349                                 swsusp_unset_page_free(page);
1350                 }
1351
1352         for_each_migratetype_order(order, t) {
1353                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1354                         unsigned long i;
1355
1356                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1357                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1358                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1359                 }
1360         }
1361         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1362 }
1363 #endif /* CONFIG_PM */
1364
1365 /*
1366  * Free a 0-order page
1367  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1368  */
1369 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1370 {
1371         struct zone *zone = page_zone(page);
1372         struct per_cpu_pages *pcp;
1373         unsigned long flags;
1374         int migratetype;
1375
1376         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1377                 return;
1378
1379         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1380         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1381         local_irq_save(flags);
1382         __count_vm_event(PGFREE);
1383
1384         /*
1385          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1386          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1387          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1388          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1389          * excessively into the page allocator
1390          */
1391         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1392                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1393                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1394                         goto out;
1395                 }
1396                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1397         }
1398
1399         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1400         if (cold)
1401                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1402         else
1403                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1404         pcp->count++;
1405         if (pcp->count >= pcp->high) {
1406                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1407                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1408                 pcp->count -= batch;
1409         }
1410
1411 out:
1412         local_irq_restore(flags);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Free a list of 0-order pages
1417  */
1418 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1419 {
1420         struct page *page, *next;
1421
1422         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1423                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1424                 free_hot_cold_page(page, cold);
1425         }
1426 }
1427
1428 /*
1429  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1430  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1431  * Each sub-page must be freed individually.
1432  *
1433  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1434  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1435  */
1436 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1437 {
1438         int i;
1439
1440         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1441         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1442
1443 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1444         /*
1445          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1446          * otherwise free the whole shadow.
1447          */
1448         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1449                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1450 #endif
1451
1452         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1453                 set_page_refcounted(page + i);
1454 }
1455 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1456
1457 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1458 {
1459         unsigned long watermark;
1460         struct zone *zone;
1461         int mt;
1462
1463         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1464
1465         zone = page_zone(page);
1466         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1467
1468         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1469                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1470                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1471                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1472                         return 0;
1473
1474                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1475         }
1476
1477         /* Remove page from free list */
1478         list_del(&page->lru);
1479         zone->free_area[order].nr_free--;
1480         rmv_page_order(page);
1481
1482         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1483         if (order >= pageblock_order - 1) {
1484                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1485                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1486                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1487                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1488                                 set_pageblock_migratetype(page,
1489                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1490                 }
1491         }
1492
1493         return 1UL << order;
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1498  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1499  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1500  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1501  * are enabled.
1502  *
1503  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1504  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1505  */
1506 int split_free_page(struct page *page)
1507 {
1508         unsigned int order;
1509         int nr_pages;
1510
1511         order = page_order(page);
1512
1513         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1514         if (!nr_pages)
1515                 return 0;
1516
1517         /* Split into individual pages */
1518         set_page_refcounted(page);
1519         split_page(page, order);
1520         return nr_pages;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1525  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1526  * or two.
1527  */
1528 static inline
1529 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1530                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1531                         int migratetype)
1532 {
1533         unsigned long flags;
1534         struct page *page;
1535         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1536
1537 again:
1538         if (likely(order == 0)) {
1539                 struct per_cpu_pages *pcp;
1540                 struct list_head *list;
1541
1542                 local_irq_save(flags);
1543                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1544                 list = &pcp->lists[migratetype];
1545                 if (list_empty(list)) {
1546                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1547                                         pcp->batch, list,
1548                                         migratetype, cold);
1549                         if (unlikely(list_empty(list)))
1550                                 goto failed;
1551                 }
1552
1553                 if (cold)
1554                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1555                 else
1556                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1557
1558                 list_del(&page->lru);
1559                 pcp->count--;
1560         } else {
1561                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1562                         /*
1563                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1564                          *
1565                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1566                          * properly detect and handle allocation failures.
1567                          *
1568                          * We most definitely don't want callers attempting to
1569                          * allocate greater than order-1 page units with
1570                          * __GFP_NOFAIL.
1571                          */
1572                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1573                 }
1574                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1575                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1576                 spin_unlock(&zone->lock);
1577                 if (!page)
1578                         goto failed;
1579                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1580                                           get_pageblock_migratetype(page));
1581         }
1582
1583         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1584         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1585         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1586         local_irq_restore(flags);
1587
1588         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1589         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1590                 goto again;
1591         return page;
1592
1593 failed:
1594         local_irq_restore(flags);
1595         return NULL;
1596 }
1597
1598 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1599
1600 static struct {
1601         struct fault_attr attr;
1602
1603         u32 ignore_gfp_highmem;
1604         u32 ignore_gfp_wait;
1605         u32 min_order;
1606 } fail_page_alloc = {
1607         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1608         .ignore_gfp_wait = 1,
1609         .ignore_gfp_highmem = 1,
1610         .min_order = 1,
1611 };
1612
1613 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1614 {
1615         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1616 }
1617 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1618
1619 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1620 {
1621         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1622                 return false;
1623         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1624                 return false;
1625         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1626                 return false;
1627         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1628                 return false;
1629
1630         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1631 }
1632
1633 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1634
1635 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1636 {
1637         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1638         struct dentry *dir;
1639
1640         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1641                                         &fail_page_alloc.attr);
1642         if (IS_ERR(dir))
1643                 return PTR_ERR(dir);
1644
1645         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1646                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1647                 goto fail;
1648         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1649                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1650                 goto fail;
1651         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1652                                 &fail_page_alloc.min_order))
1653                 goto fail;
1654
1655         return 0;
1656 fail:
1657         debugfs_remove_recursive(dir);
1658
1659         return -ENOMEM;
1660 }
1661
1662 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1663
1664 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1665
1666 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1667
1668 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1669 {
1670         return false;
1671 }
1672
1673 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1674
1675 /*
1676  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1677  * of the allocation.
1678  */
1679 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1680                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1681 {
1682         /* free_pages my go negative - that's OK */
1683         long min = mark;
1684         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1685         int o;
1686         long free_cma = 0;
1687
1688         free_pages -= (1 << order) - 1;
1689         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1690                 min -= min / 2;
1691         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1692                 min -= min / 4;
1693 #ifdef CONFIG_CMA
1694         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1695         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1696                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1697 #endif
1698
1699         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1700                 return false;
1701         for (o = 0; o < order; o++) {
1702                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1703                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1704
1705                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1706                 min >>= 1;
1707
1708                 if (free_pages <= min)
1709                         return false;
1710         }
1711         return true;
1712 }
1713
1714 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1715                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1716 {
1717         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1718                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1719 }
1720
1721 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1722                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1723 {
1724         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1725
1726         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1727                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1728
1729         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1730                                                                 free_pages);
1731 }
1732
1733 #ifdef CONFIG_NUMA
1734 /*
1735  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1736  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1737  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1738  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1739  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1740  *
1741  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1742  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1743  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1744  *
1745  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1746  * nothing and returns NULL.
1747  *
1748  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1749  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1750  *
1751  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1752  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1753  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1754  * quickly as we can.
1755  */
1756 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1757 {
1758         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1759         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1760
1761         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1762         if (!zlc)
1763                 return NULL;
1764
1765         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1766                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1767                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1768         }
1769
1770         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1771                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1772                                         &node_states[N_MEMORY];
1773         return allowednodes;
1774 }
1775
1776 /*
1777  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1778  * if it is worth looking at further for free memory:
1779  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1780  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1781  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1782  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1783  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1784  * else return false (zero) if it is not.
1785  *
1786  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1787  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1788  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1789  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1790  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1791  * into the second scan of the zonelist.
1792  *
1793  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1794  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1795  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1796  * unturned looking for a free page.
1797  */
1798 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1799                                                 nodemask_t *allowednodes)
1800 {
1801         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1802         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1803         int n;                          /* node that zone *z is on */
1804
1805         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1806         if (!zlc)
1807                 return 1;
1808
1809         i = z - zonelist->_zonerefs;
1810         n = zlc->z_to_n[i];
1811
1812         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1813         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1818  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1819  * from that zone don't waste time re-examining it.
1820  */
1821 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1822 {
1823         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1824         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1825
1826         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1827         if (!zlc)
1828                 return;
1829
1830         i = z - zonelist->_zonerefs;
1831
1832         set_bit(i, zlc->fullzones);
1833 }
1834
1835 /*
1836  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1837  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1838  */
1839 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1840 {
1841         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1842
1843         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1844         if (!zlc)
1845                 return;
1846
1847         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1848 }
1849
1850 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1851 {
1852         return local_zone->node == zone->node;
1853 }
1854
1855 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1856 {
1857         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1858 }
1859
1860 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1861 {
1862         int i;
1863
1864         for_each_online_node(i)
1865                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1866                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1867                 else
1868                         zone_reclaim_mode = 1;
1869 }
1870
1871 #else   /* CONFIG_NUMA */
1872
1873 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1874 {
1875         return NULL;
1876 }
1877
1878 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1879                                 nodemask_t *allowednodes)
1880 {
1881         return 1;
1882 }
1883
1884 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1885 {
1886 }
1887
1888 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1889 {
1890 }
1891
1892 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1893 {
1894         return true;
1895 }
1896
1897 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1898 {
1899         return true;
1900 }
1901
1902 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1903 {
1904 }
1905 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1906
1907 /*
1908  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1909  * a page.
1910  */
1911 static struct page *
1912 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1913                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1914                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1915 {
1916         struct zoneref *z;
1917         struct page *page = NULL;
1918         int classzone_idx;
1919         struct zone *zone;
1920         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1921         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1922         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1923
1924         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1925 zonelist_scan:
1926         /*
1927          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1928          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1929          */
1930         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1931                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1932                 unsigned long mark;
1933
1934                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1935                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1936                                 continue;
1937                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1938                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1939                                 continue;
1940                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1941                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1942                         goto try_this_zone;
1943                 /*
1944                  * Distribute pages in proportion to the individual
1945                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1946                  * page was allocated in should have no effect on the
1947                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1948                  *
1949                  * Try to stay in local zones in the fastpath.  If
1950                  * that fails, the slowpath is entered, which will do
1951                  * another pass starting with the local zones, but
1952                  * ultimately fall back to remote zones that do not
1953                  * partake in the fairness round-robin cycle of this
1954                  * zonelist.
1955                  */
1956                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1957                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1958                                 continue;
1959                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1960                                 continue;
1961                 }
1962                 /*
1963                  * When allocating a page cache page for writing, we
1964                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1965                  * limit, such that no single zone holds more than its
1966                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1967                  * The dirty limits take into account the zone's
1968                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1969                  * should be able to balance it without having to
1970                  * write pages from its LRU list.
1971                  *
1972                  * This may look like it could increase pressure on
1973                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1974                  * before they are full.  But the pages that do spill
1975                  * over are limited as the lower zones are protected
1976                  * by this very same mechanism.  It should not become
1977                  * a practical burden to them.
1978                  *
1979                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1980                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1981                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1982                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1983                  * zones are together not big enough to reach the
1984                  * global limit.  The proper fix for these situations
1985                  * will require awareness of zones in the
1986                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1987                  */
1988                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1989                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1990                         goto this_zone_full;
1991
1992                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1993                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1994                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1995                         int ret;
1996
1997                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1998                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1999                                 /*
2000                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2001                                  * and before considering the first zone allowed
2002                                  * by the cpuset.
2003                                  */
2004                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2005                                 zlc_active = 1;
2006                                 did_zlc_setup = 1;
2007                         }
2008
2009                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2010                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2011                                 goto this_zone_full;
2012
2013                         /*
2014                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2015                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2016                          */
2017                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2018                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2019                                 continue;
2020
2021                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2022                         switch (ret) {
2023                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2024                                 /* did not scan */
2025                                 continue;
2026                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2027                                 /* scanned but unreclaimable */
2028                                 continue;
2029                         default:
2030                                 /* did we reclaim enough */
2031                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2032                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2033                                         goto try_this_zone;
2034
2035                                 /*
2036                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2037                                  * Only mark the zone full if checking the min
2038                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2039                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2040                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2041                                  * when the watermark is between the low and
2042                                  * min watermarks.
2043                                  */
2044                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2045                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2046                                         goto this_zone_full;
2047
2048                                 continue;
2049                         }
2050                 }
2051
2052 try_this_zone:
2053                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2054                                                 gfp_mask, migratetype);
2055                 if (page)
2056                         break;
2057 this_zone_full:
2058                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2059                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2060         }
2061
2062         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2063                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2064                 zlc_active = 0;
2065                 goto zonelist_scan;
2066         }
2067
2068         if (page)
2069                 /*
2070                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2071                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2072                  * that the caller is taking steps that will free more
2073                  * memory. The caller should avoid the page being used
2074                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2075                  */
2076                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2077
2078         return page;
2079 }
2080
2081 /*
2082  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2083  * meminfo in irq context.
2084  */
2085 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2086 {
2087         bool ret = false;
2088
2089 #if NODES_SHIFT > 8
2090         ret = in_interrupt();
2091 #endif
2092         return ret;
2093 }
2094
2095 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2096                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2097                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2098
2099 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2100 {
2101         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2102
2103         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2104             debug_guardpage_minorder() > 0)
2105                 return;
2106
2107         /*
2108          * This documents exceptions given to allocations in certain
2109          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2110          * of allowed nodes.
2111          */
2112         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2113                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2114                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2115                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2116         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2117                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2118
2119         if (fmt) {
2120                 struct va_format vaf;
2121                 va_list args;
2122
2123                 va_start(args, fmt);
2124
2125                 vaf.fmt = fmt;
2126                 vaf.va = &args;
2127
2128                 pr_warn("%pV", &vaf);
2129
2130                 va_end(args);
2131         }
2132
2133         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2134                 current->comm, order, gfp_mask);
2135
2136         dump_stack();
2137         if (!should_suppress_show_mem())
2138                 show_mem(filter);
2139 }
2140
2141 static inline int
2142 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2143                                 unsigned long did_some_progress,
2144                                 unsigned long pages_reclaimed)
2145 {
2146         /* Do not loop if specifically requested */
2147         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2148                 return 0;
2149
2150         /* Always retry if specifically requested */
2151         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2152                 return 1;
2153
2154         /*
2155          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2156          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2157          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2158          */
2159         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2160                 return 0;
2161
2162         /*
2163          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2164          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2165          * implementations.
2166          */
2167         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2168                 return 1;
2169
2170         /*
2171          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2172          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2173          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2174          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2175          * allocation still fails, we stop retrying.
2176          */
2177         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2178                 return 1;
2179
2180         return 0;
2181 }
2182
2183 static inline struct page *
2184 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2185         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2186         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2187         int migratetype)
2188 {
2189         struct page *page;
2190
2191         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2192         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2193                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2194                 return NULL;
2195         }
2196
2197         /*
2198          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2199          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2200          * we're still under heavy pressure.
2201          */
2202         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2203                 order, zonelist, high_zoneidx,
2204                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2205                 preferred_zone, migratetype);
2206         if (page)
2207                 goto out;
2208
2209         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2210                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2211                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2212                         goto out;
2213                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2214                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2215                         goto out;
2216                 /*
2217                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2218                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2219                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2220                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2221                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2222                  */
2223                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2224                         goto out;
2225         }
2226         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2227         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2228
2229 out:
2230         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2231         return page;
2232 }
2233
2234 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2235 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2236 static struct page *
2237 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2238         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2239         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2240         int migratetype, bool sync_migration,
2241         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2242         unsigned long *did_some_progress)
2243 {
2244         if (!order)
2245                 return NULL;
2246
2247         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2248                 *deferred_compaction = true;
2249                 return NULL;
2250         }
2251
2252         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2253         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2254                                                 nodemask, sync_migration,
2255                                                 contended_compaction);
2256         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2257
2258         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2259                 struct page *page;
2260
2261                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2262                 drain_pages(get_cpu());
2263                 put_cpu();
2264
2265                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2266                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2267                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2268                                 preferred_zone, migratetype);
2269                 if (page) {
2270                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2271                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2272                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2273                         return page;
2274                 }
2275
2276                 /*
2277                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2278                  * The most likely reason is that pages exist,
2279                  * but not enough to satisfy watermarks.
2280                  */
2281                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2282
2283                 /*
2284                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2285                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2286                  */
2287                 if (sync_migration)
2288                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2289
2290                 cond_resched();
2291         }
2292
2293         return NULL;
2294 }
2295 #else
2296 static inline struct page *
2297 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2298         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2299         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2300         int migratetype, bool sync_migration,
2301         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2302         unsigned long *did_some_progress)
2303 {
2304         return NULL;
2305 }
2306 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2307
2308 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2309 static int
2310 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2311                   nodemask_t *nodemask)
2312 {
2313         struct reclaim_state reclaim_state;
2314         int progress;
2315
2316         cond_resched();
2317
2318         /* We now go into synchronous reclaim */
2319         cpuset_memory_pressure_bump();
2320         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2321         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2322         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2323         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2324
2325         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2326
2327         current->reclaim_state = NULL;
2328         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2329         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2330
2331         cond_resched();
2332
2333         return progress;
2334 }
2335
2336 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2337 static inline struct page *
2338 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2339         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2340         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2341         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2342 {
2343         struct page *page = NULL;
2344         bool drained = false;
2345
2346         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2347                                                nodemask);
2348         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2349                 return NULL;
2350
2351         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2352         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2353                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2354
2355 retry:
2356         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2357                                         zonelist, high_zoneidx,
2358                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2359                                         preferred_zone, migratetype);
2360
2361         /*
2362          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2363          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2364          */
2365         if (!page && !drained) {
2366                 drain_all_pages();
2367                 drained = true;
2368                 goto retry;
2369         }
2370
2371         return page;
2372 }
2373
2374 /*
2375  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2376  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2377  */
2378 static inline struct page *
2379 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2380         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2381         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2382         int migratetype)
2383 {
2384         struct page *page;
2385
2386         do {
2387                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2388                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2389                         preferred_zone, migratetype);
2390
2391                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2392                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2393         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2394
2395         return page;
2396 }
2397
2398 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2399                              struct zonelist *zonelist,
2400                              enum zone_type high_zoneidx,
2401                              struct zone *preferred_zone)
2402 {
2403         struct zoneref *z;
2404         struct zone *zone;
2405
2406         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2407                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2408                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2409                 /*
2410                  * Only reset the batches of zones that were actually
2411                  * considered in the fast path, we don't want to
2412                  * thrash fairness information for zones that are not
2413                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2414                  */
2415                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2416                         continue;
2417                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2418                                     high_wmark_pages(zone) -
2419                                     low_wmark_pages(zone) -
2420                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2421         }
2422 }
2423
2424 static inline int
2425 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2426 {
2427         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2428         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2429
2430         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2431         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2432
2433         /*
2434          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2435          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2436          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2437          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2438          */
2439         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2440
2441         if (!wait) {
2442                 /*
2443                  * Not worth trying to allocate harder for
2444                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2445                  */
2446                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2447                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2448                 /*
2449                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2450                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2451                  */
2452                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2453         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2454                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2455
2456         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2457                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2458                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2459                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2460                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2461                 else if (!in_interrupt() &&
2462                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2463                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2464                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2465         }
2466 #ifdef CONFIG_CMA
2467         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2468                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2469 #endif
2470         return alloc_flags;
2471 }
2472
2473 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2474 {
2475         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2476 }
2477
2478 static inline struct page *
2479 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2480         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2481         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2482         int migratetype)
2483 {
2484         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2485         struct page *page = NULL;
2486         int alloc_flags;
2487         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2488         unsigned long did_some_progress;
2489         bool sync_migration = false;
2490         bool deferred_compaction = false;
2491         bool contended_compaction = false;
2492
2493         /*
2494          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2495          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2496          * be using allocators in order of preference for an area that is
2497          * too large.
2498          */
2499         if (order >= MAX_ORDER) {
2500                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2501                 return NULL;
2502         }
2503
2504         /*
2505          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2506          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2507          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2508          * using a larger set of nodes after it has established that the
2509          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2510          * over allocated.
2511          */
2512         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2513                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2514                 goto nopage;
2515
2516 restart:
2517         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2518                          high_zoneidx, preferred_zone);
2519
2520         /*
2521          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2522          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2523          * to how we want to proceed.
2524          */
2525         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2526
2527         /*
2528          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2529          * cpusets.
2530          */
2531         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2532                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2533                                         &preferred_zone);
2534
2535 rebalance:
2536         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2537         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2538                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2539                         preferred_zone, migratetype);
2540         if (page)
2541                 goto got_pg;
2542
2543         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2544         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2545                 /*
2546                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2547                  * the allocation is high priority and these type of
2548                  * allocations are system rather than user orientated
2549                  */
2550                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2551
2552                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2553                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2554                                 preferred_zone, migratetype);
2555                 if (page) {
2556                         goto got_pg;
2557                 }
2558         }
2559
2560         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2561         if (!wait) {
2562                 /*
2563                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2564                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2565                  * type of allocation to fail.
2566                  */
2567                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2568                 goto nopage;
2569         }
2570
2571         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2572         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2573                 goto nopage;
2574
2575         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2576         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2577                 goto nopage;
2578
2579         /*
2580          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2581          * attempts after direct reclaim are synchronous
2582          */
2583         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2584                                         zonelist, high_zoneidx,
2585                                         nodemask,
2586                                         alloc_flags, preferred_zone,
2587                                         migratetype, sync_migration,
2588                                         &contended_compaction,
2589                                         &deferred_compaction,
2590                                         &did_some_progress);
2591         if (page)
2592                 goto got_pg;
2593         sync_migration = true;
2594
2595         /*
2596          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2597          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2598          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2599          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2600          */
2601         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2602                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2603                 goto nopage;
2604
2605         /* Try direct reclaim and then allocating */
2606         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2607                                         zonelist, high_zoneidx,
2608                                         nodemask,
2609                                         alloc_flags, preferred_zone,
2610                                         migratetype, &did_some_progress);
2611         if (page)
2612                 goto got_pg;
2613
2614         /*
2615          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2616          * running out of options and have to consider going OOM
2617          */
2618         if (!did_some_progress) {
2619                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2620                         if (oom_killer_disabled)
2621                                 goto nopage;
2622                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2623                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2624                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2625                                 goto nopage;
2626                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2627                                         zonelist, high_zoneidx,
2628                                         nodemask, preferred_zone,
2629                                         migratetype);
2630                         if (page)
2631                                 goto got_pg;
2632
2633                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2634                                 /*
2635                                  * The oom killer is not called for high-order
2636                                  * allocations that may fail, so if no progress
2637                                  * is being made, there are no other options and
2638                                  * retrying is unlikely to help.
2639                                  */
2640                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2641                                         goto nopage;
2642                                 /*
2643                                  * The oom killer is not called for lowmem
2644                                  * allocations to prevent needlessly killing
2645                                  * innocent tasks.
2646                                  */
2647                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2648                                         goto nopage;
2649                         }
2650
2651                         goto restart;
2652                 }
2653         }
2654
2655         /* Check if we should retry the allocation */
2656         pages_reclaimed += did_some_progress;
2657         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2658                                                 pages_reclaimed)) {
2659                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2660                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2661
2662                 /* Allocations that cannot fail must allocate from somewhere */
2663                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2664                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2665
2666                 goto rebalance;
2667         } else {
2668                 /*
2669                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2670                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2671                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2672                  */
2673                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2674                                         zonelist, high_zoneidx,
2675                                         nodemask,
2676                                         alloc_flags, preferred_zone,
2677                                         migratetype, sync_migration,
2678                                         &contended_compaction,
2679                                         &deferred_compaction,
2680                                         &did_some_progress);
2681                 if (page)
2682                         goto got_pg;
2683         }
2684
2685 nopage:
2686         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2687         return page;
2688 got_pg:
2689         if (kmemcheck_enabled)
2690                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2691
2692         return page;
2693 }
2694
2695 /*
2696  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2697  */
2698 struct page *
2699 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2700                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2701 {
2702         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2703         struct zone *preferred_zone;
2704         struct page *page = NULL;
2705         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2706         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2707         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2708         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2709
2710         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2711
2712         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2713
2714         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2715
2716         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2717                 return NULL;
2718
2719         /*
2720          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2721          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2722          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2723          */
2724         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2725                 return NULL;
2726
2727         /*
2728          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2729          * verified in the (always inline) callee
2730          */
2731         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2732                 return NULL;
2733
2734 retry_cpuset:
2735         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2736
2737         /* The preferred zone is used for statistics later */
2738         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2739                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2740                                 &preferred_zone);
2741         if (!preferred_zone)
2742                 goto out;
2743
2744 #ifdef CONFIG_CMA
2745         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2746                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2747 #endif
2748         /* First allocation attempt */
2749         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2750                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2751                         preferred_zone, migratetype);
2752         if (unlikely(!page)) {
2753                 /*
2754                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2755                  * can deadlock because I/O on the device might not
2756                  * complete.
2757                  */
2758                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2759                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2760                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2761                                 preferred_zone, migratetype);
2762         }
2763
2764         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2765
2766 out:
2767         /*
2768          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2769          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2770          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2771          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2772          */
2773         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2774                 goto retry_cpuset;
2775
2776         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2777
2778         return page;
2779 }
2780 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2781
2782 /*
2783  * Common helper functions.
2784  */
2785 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2786 {
2787         struct page *page;
2788
2789         /*
2790          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2791          * a highmem page
2792          */
2793         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2794
2795         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2796         if (!page)
2797                 return 0;
2798         return (unsigned long) page_address(page);
2799 }
2800 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2801
2802 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2803 {
2804         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2805 }
2806 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2807
2808 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2809 {
2810         if (put_page_testzero(page)) {
2811                 if (order == 0)
2812                         free_hot_cold_page(page, 0);
2813                 else
2814                         __free_pages_ok(page, order);
2815         }
2816 }
2817
2818 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2819
2820 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2821 {
2822         if (addr != 0) {
2823                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2824                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2825         }
2826 }
2827
2828 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2829
2830 /*
2831  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2832  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2833  *
2834  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2835  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2836  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2837  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2838  *
2839  * The caller knows better which flags it relies on.
2840  */
2841 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2842 {
2843         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2844         __free_pages(page, order);
2845 }
2846
2847 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2848 {
2849         if (addr != 0) {
2850                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2851                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2852         }
2853 }
2854
2855 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2856 {
2857         if (addr) {
2858                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2859                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2860
2861                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2862                 while (used < alloc_end) {
2863                         free_page(used);
2864                         used += PAGE_SIZE;
2865                 }
2866         }
2867         return (void *)addr;
2868 }
2869
2870 /**
2871  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2872  * @size: the number of bytes to allocate
2873  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2874  *
2875  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2876  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2877  * allocate memory in power-of-two pages.
2878  *
2879  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2880  *
2881  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2882  */
2883 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2884 {
2885         unsigned int order = get_order(size);
2886         unsigned long addr;
2887
2888         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2889         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2890 }
2891 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2892
2893 /**
2894  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2895  *                         pages on a node.
2896  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2897  * @size: the number of bytes to allocate
2898  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2899  *
2900  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2901  * back.
2902  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2903  * but is not exact.
2904  */
2905 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2906 {
2907         unsigned order = get_order(size);
2908         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2909         if (!p)
2910                 return NULL;
2911         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2912 }
2913 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2914
2915 /**
2916  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2917  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2918  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2919  *
2920  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2921  */
2922 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2923 {
2924         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2925         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2926
2927         while (addr < end) {
2928                 free_page(addr);
2929                 addr += PAGE_SIZE;
2930         }
2931 }
2932 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2933
2934 /**
2935  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2936  * @offset: The zone index of the highest zone
2937  *
2938  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2939  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2940  * zone, the number of pages is calculated as:
2941  *     managed_pages - high_pages
2942  */
2943 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2944 {
2945         struct zoneref *z;
2946         struct zone *zone;
2947
2948         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2949         unsigned long sum = 0;
2950
2951         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2952
2953         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2954                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2955                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2956                 if (size > high)
2957                         sum += size - high;
2958         }
2959
2960         return sum;
2961 }
2962
2963 /**
2964  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2965  *
2966  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2967  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2968  */
2969 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2970 {
2971         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2972 }
2973 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2974
2975 /**
2976  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2977  *
2978  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2979  * high watermark within all zones.
2980  */
2981 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2982 {
2983         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2984 }
2985
2986 static inline void show_node(struct zone *zone)
2987 {
2988         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2989                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2990 }
2991
2992 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2993 {
2994         val->totalram = totalram_pages;
2995         val->sharedram = 0;
2996         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2997         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2998         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2999         val->freehigh = nr_free_highpages();
3000         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3001 }
3002
3003 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3004
3005 #ifdef CONFIG_NUMA
3006 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3007 {
3008         int zone_type;          /* needs to be signed */
3009         unsigned long managed_pages = 0;
3010         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3011
3012         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3013                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3014         val->totalram = managed_pages;
3015         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3016 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3017         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3018         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3019                         NR_FREE_PAGES);
3020 #else
3021         val->totalhigh = 0;
3022         val->freehigh = 0;
3023 #endif
3024         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3025 }
3026 #endif
3027
3028 /*
3029  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3030  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3031  */
3032 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3033 {
3034         bool ret = false;
3035         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3036
3037         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3038                 goto out;
3039
3040         do {
3041                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3042                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3043         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3044 out:
3045         return ret;
3046 }
3047
3048 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3049
3050 static void show_migration_types(unsigned char type)
3051 {
3052         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3053                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3054                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3055                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3056                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3057 #ifdef CONFIG_CMA
3058                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3059 #endif
3060 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3061                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3062 #endif
3063         };
3064         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3065         char *p = tmp;
3066         int i;
3067
3068         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3069                 if (type & (1 << i))
3070                         *p++ = types[i];
3071         }
3072
3073         *p = '\0';
3074         printk("(%s) ", tmp);
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3079  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3080  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3081  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3082  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3083  */
3084 void show_free_areas(unsigned int filter)
3085 {
3086         int cpu;
3087         struct zone *zone;
3088
3089         for_each_populated_zone(zone) {
3090                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3091                         continue;
3092                 show_node(zone);
3093                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3094
3095                 for_each_online_cpu(cpu) {
3096                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3097
3098                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3099
3100                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3101                                cpu, pageset->pcp.high,
3102                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3103                 }
3104         }
3105
3106         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3107                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3108                 " unevictable:%lu"
3109                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3110                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3111                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3112                 " free_cma:%lu\n",
3113                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3114                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3115                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3116                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3117                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3118                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3119                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3120                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3121                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3122                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3123                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3124                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3125                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3126                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3127                 global_page_state(NR_SHMEM),
3128                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3129                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3130                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3131
3132         for_each_populated_zone(zone) {
3133                 int i;
3134
3135                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3136                         continue;
3137                 show_node(zone);
3138                 printk("%s"
3139                         " free:%lukB"
3140                         " min:%lukB"
3141                         " low:%lukB"
3142                         " high:%lukB"
3143                         " active_anon:%lukB"
3144                         " inactive_anon:%lukB"
3145                         " active_file:%lukB"
3146                         " inactive_file:%lukB"
3147                         " unevictable:%lukB"
3148                         " isolated(anon):%lukB"
3149                         " isolated(file):%lukB"
3150                         " present:%lukB"
3151                         " managed:%lukB"
3152                         " mlocked:%lukB"
3153                         " dirty:%lukB"
3154                         " writeback:%lukB"
3155                         " mapped:%lukB"
3156                         " shmem:%lukB"
3157                         " slab_reclaimable:%lukB"
3158                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3159                         " kernel_stack:%lukB"
3160                         " pagetables:%lukB"
3161                         " unstable:%lukB"
3162                         " bounce:%lukB"
3163                         " free_cma:%lukB"
3164                         " writeback_tmp:%lukB"
3165                         " pages_scanned:%lu"
3166                         " all_unreclaimable? %s"
3167                         "\n",
3168                         zone->name,
3169                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3170                         K(min_wmark_pages(zone)),
3171                         K(low_wmark_pages(zone)),
3172                         K(high_wmark_pages(zone)),
3173                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3174                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3175                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3176                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3177                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3178                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3179                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3180                         K(zone->present_pages),
3181                         K(zone->managed_pages),
3182                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3183                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3184                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3185                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3186                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3187                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3188                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3189                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3190                                 THREAD_SIZE / 1024,
3191                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3192                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3193                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3194                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3195                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3196                         zone->pages_scanned,
3197                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3198                         );
3199                 printk("lowmem_reserve[]:");
3200                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3201                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3202                 printk("\n");
3203         }
3204
3205         for_each_populated_zone(zone) {
3206                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3207                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3208
3209                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3210                         continue;
3211                 show_node(zone);
3212                 printk("%s: ", zone->name);
3213
3214                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3215                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3216                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3217                         int type;
3218
3219                         nr[order] = area->nr_free;
3220                         total += nr[order] << order;
3221
3222                         types[order] = 0;
3223                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3224                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3225                                         types[order] |= 1 << type;
3226                         }
3227                 }
3228                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3229                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3230                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3231                         if (nr[order])
3232                                 show_migration_types(types[order]);
3233                 }
3234                 printk("= %lukB\n", K(total));
3235         }
3236
3237         hugetlb_show_meminfo();
3238
3239         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3240
3241         show_swap_cache_info();
3242 }
3243
3244 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3245 {
3246         zoneref->zone = zone;
3247         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Builds allocation fallback zone lists.
3252  *
3253  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3254  */
3255 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3256                                 int nr_zones)
3257 {
3258         struct zone *zone;
3259         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3260
3261         do {
3262                 zone_type--;
3263                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3264                 if (populated_zone(zone)) {
3265                         zoneref_set_zone(zone,
3266                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3267                         check_highest_zone(zone_type);
3268                 }
3269         } while (zone_type);
3270
3271         return nr_zones;
3272 }
3273
3274
3275 /*
3276  *  zonelist_order:
3277  *  0 = automatic detection of better ordering.
3278  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3279  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3280  *
3281  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3282  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3283  */
3284 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3285 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3286 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3287
3288 /* zonelist order in the kernel.
3289  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3290  */
3291 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3292 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3293
3294
3295 #ifdef CONFIG_NUMA
3296 /* The value user specified ....changed by config */
3297 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3298 /* string for sysctl */
3299 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3300 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3301
3302 /*
3303  * interface for configure zonelist ordering.
3304  * command line option "numa_zonelist_order"
3305  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3306  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3307  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3308  */
3309
3310 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3311 {
3312         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3313                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3314         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3315                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3316         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3317                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3318         } else {
3319                 printk(KERN_WARNING
3320                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3321                         "%s\n", s);
3322                 return -EINVAL;
3323         }
3324         return 0;
3325 }
3326
3327 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3328 {
3329         int ret;
3330
3331         if (!s)
3332                 return 0;
3333
3334         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3335         if (ret == 0)
3336                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3337
3338         return ret;
3339 }
3340 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3341
3342 /*
3343  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3344  */
3345 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3346                 void __user *buffer, size_t *length,
3347                 loff_t *ppos)
3348 {
3349         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3350         int ret;
3351         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3352
3353         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3354         if (write) {
3355                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3356                         ret = -EINVAL;
3357                         goto out;
3358                 }
3359                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3360         }
3361         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3362         if (ret)
3363                 goto out;
3364         if (write) {
3365                 int oldval = user_zonelist_order;
3366
3367                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3368                 if (ret) {
3369                         /*
3370                          * bogus value.  restore saved string
3371                          */
3372                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3373                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3374                         user_zonelist_order = oldval;
3375                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3376                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3377                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3378                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3379                 }
3380         }
3381 out:
3382         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3383         return ret;
3384 }
3385
3386
3387 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3388 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3389
3390 /**
3391  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3392  * @node: node whose fallback list we're appending
3393  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3394  *
3395  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3396  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3397  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3398  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3399  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3400  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3401  * on them otherwise.
3402  * It returns -1 if no node is found.
3403  */
3404 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3405 {
3406         int n, val;
3407         int min_val = INT_MAX;
3408         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3409         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3410
3411         /* Use the local node if we haven't already */
3412         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3413                 node_set(node, *used_node_mask);
3414                 return node;
3415         }
3416
3417         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3418
3419                 /* Don't want a node to appear more than once */
3420                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3421                         continue;
3422
3423                 /* Use the distance array to find the distance */
3424                 val = node_distance(node, n);
3425
3426                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3427                 val += (n < node);
3428
3429                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3430                 tmp = cpumask_of_node(n);
3431                 if (!cpumask_empty(tmp))
3432                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3433
3434                 /* Slight preference for less loaded node */
3435                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3436                 val += node_load[n];
3437
3438                 if (val < min_val) {
3439                         min_val = val;
3440                         best_node = n;
3441                 }
3442         }
3443
3444         if (best_node >= 0)
3445                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3446
3447         return best_node;
3448 }
3449
3450
3451 /*
3452  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3453  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3454  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3455  */
3456 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3457 {
3458         int j;
3459         struct zonelist *zonelist;
3460
3461         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3462         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3463                 ;
3464         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3465         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3466         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Build gfp_thisnode zonelists
3471  */
3472 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3473 {
3474         int j;
3475         struct zonelist *zonelist;
3476
3477         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3478         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3479         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3480         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3485  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3486  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3487  * may still exist in local DMA zone.
3488  */
3489 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3490
3491 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3492 {
3493         int pos, j, node;
3494         int zone_type;          /* needs to be signed */
3495         struct zone *z;
3496         struct zonelist *zonelist;
3497
3498         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3499         pos = 0;
3500         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3501                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3502                         node = node_order[j];
3503                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3504                         if (populated_zone(z)) {
3505                                 zoneref_set_zone(z,
3506                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3507                                 check_highest_zone(zone_type);
3508                         }
3509                 }
3510         }
3511         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3512         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3513 }
3514
3515 static int default_zonelist_order(void)
3516 {
3517         int nid, zone_type;
3518         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3519         struct zone *z;
3520         int average_size;
3521         /*
3522          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3523          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3524          * into OOM very easily.
3525          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3526          */
3527         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3528         low_kmem_size = 0;
3529         total_size = 0;
3530         for_each_online_node(nid) {
3531                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3532                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3533                         if (populated_zone(z)) {
3534                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3535                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3536                                 total_size += z->managed_pages;
3537                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3538                                 /*
3539                                  * If any node has only lowmem, then node order
3540                                  * is preferred to allow kernel allocations
3541                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3542                                  * on other nodes when there is an abundance of
3543                                  * lowmem available to allocate from.
3544                                  */
3545                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3546                         }
3547                 }
3548         }
3549         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3550             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3551                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3552         /*
3553          * look into each node's config.
3554          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3555          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3556          */
3557         average_size = total_size /
3558                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3559         for_each_online_node(nid) {
3560                 low_kmem_size = 0;
3561                 total_size = 0;
3562                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3563                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3564                         if (populated_zone(z)) {
3565                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3566                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3567                                 total_size += z->present_pages;
3568                         }
3569                 }
3570                 if (low_kmem_size &&
3571                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3572                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3573                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3574         }
3575         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3576 }
3577
3578 static void set_zonelist_order(void)
3579 {
3580         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3581                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3582         else
3583                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3584 }
3585
3586 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3587 {
3588         int j, node, load;
3589         enum zone_type i;
3590         nodemask_t used_mask;
3591         int local_node, prev_node;
3592         struct zonelist *zonelist;
3593         int order = current_zonelist_order;
3594
3595         /* initialize zonelists */
3596         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3597                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3598                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3599                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3600         }
3601
3602         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3603         local_node = pgdat->node_id;
3604         load = nr_online_nodes;
3605         prev_node = local_node;
3606         nodes_clear(used_mask);
3607
3608         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3609         j = 0;
3610
3611         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3612                 /*
3613                  * We don't want to pressure a particular node.
3614                  * So adding penalty to the first node in same
3615                  * distance group to make it round-robin.
3616                  */
3617                 if (node_distance(local_node, node) !=
3618                     node_distance(local_node, prev_node))
3619                         node_load[node] = load;
3620
3621                 prev_node = node;
3622                 load--;
3623                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3624                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3625                 else
3626                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3627         }
3628
3629         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3630                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3631                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3632         }
3633
3634         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3635 }
3636
3637 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3638 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3639 {
3640         struct zonelist *zonelist;
3641         struct zonelist_cache *zlc;
3642         struct zoneref *z;
3643
3644         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3645         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3646         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3647         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3648                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3649 }
3650
3651 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3652 /*
3653  * Return node id of node used for "local" allocations.
3654  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3655  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3656  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3657  */
3658 int local_memory_node(int node)
3659 {
3660         struct zone *zone;
3661
3662         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3663                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3664                                    NULL,
3665                                    &zone);
3666         return zone->node;
3667 }
3668 #endif
3669
3670 #else   /* CONFIG_NUMA */
3671
3672 static void set_zonelist_order(void)
3673 {
3674         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3675 }
3676
3677 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3678 {
3679         int node, local_node;
3680         enum zone_type j;
3681         struct zonelist *zonelist;
3682
3683         local_node = pgdat->node_id;
3684
3685         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3686         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3687
3688         /*
3689          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3690          * of all the other nodes.
3691          * We don't want to pressure a particular node, so when
3692          * building the zones for node N, we make sure that the
3693          * zones coming right after the local ones are those from
3694          * node N+1 (modulo N)
3695          */
3696         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3697                 if (!node_online(node))
3698                         continue;
3699                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3700         }
3701         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3702                 if (!node_online(node))
3703                         continue;
3704                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3705         }
3706
3707         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3708         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3709 }
3710
3711 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3712 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3713 {
3714         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3715 }
3716
3717 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3718
3719 /*
3720  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3721  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3722  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3723  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3724  * with interrupts disabled.
3725  *
3726  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3727  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3728  * hotplugged processors.
3729  *
3730  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3731  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3732  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3733  */
3734 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3735 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3736 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3737
3738 /*
3739  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3740  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3741  */
3742 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3743
3744 /* return values int ....just for stop_machine() */
3745 static int __build_all_zonelists(void *data)
3746 {
3747         int nid;
3748         int cpu;
3749         pg_data_t *self = data;
3750
3751 #ifdef CONFIG_NUMA
3752         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3753 #endif
3754
3755         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3756                 build_zonelists(self);
3757                 build_zonelist_cache(self);
3758         }
3759
3760         for_each_online_node(nid) {
3761                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3762
3763                 build_zonelists(pgdat);
3764                 build_zonelist_cache(pgdat);
3765         }
3766
3767         /*
3768          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3769          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3770          * each zone will be allocated later when the per cpu
3771          * allocator is available.
3772          *
3773          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3774          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3775          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3776          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3777          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3778          * (a chicken-egg dilemma).
3779          */
3780         for_each_possible_cpu(cpu) {
3781                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3782
3783 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3784                 /*
3785                  * We now know the "local memory node" for each node--
3786                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3787                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3788                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3789                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3790                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3791                  */
3792                 if (cpu_online(cpu))
3793                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3794 #endif
3795         }
3796
3797         return 0;
3798 }
3799
3800 /*
3801  * Called with zonelists_mutex held always
3802  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3803  */
3804 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3805 {
3806         set_zonelist_order();
3807
3808         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3809                 __build_all_zonelists(NULL);
3810                 mminit_verify_zonelist();
3811                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3812         } else {
3813 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3814                 if (zone)
3815                         setup_zone_pageset(zone);
3816 #endif
3817                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3818                    of zonelist */
3819                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3820                 /* cpuset refresh routine should be here */
3821         }
3822         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3823         /*
3824          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3825          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3826          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3827          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3828          * disabled and enable it later
3829          */
3830         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3831                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3832         else
3833                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3834
3835         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3836                 "Total pages: %ld\n",
3837                         nr_online_nodes,
3838                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3839                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3840                         vm_total_pages);
3841 #ifdef CONFIG_NUMA
3842         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3843 #endif
3844 }
3845
3846 /*
3847  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3848  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3849  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3850  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3851  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3852  * conservative, even though it seems large.
3853  *
3854  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3855  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3856  */
3857 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3858
3859 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3860 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3861 {
3862         unsigned long size = 1;
3863
3864         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3865
3866         while (size < pages)
3867                 size <<= 1;
3868
3869         /*
3870          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3871          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3872          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3873          */
3874         size = min(size, 4096UL);
3875
3876         return max(size, 4UL);
3877 }
3878 #else
3879 /*
3880  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3881  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3882  *
3883  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3884  *
3885  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3886  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3887  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3888  *
3889  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3890  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3891  *
3892  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3893  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3894  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3895  */
3896 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3897 {
3898         return 4096UL;
3899 }
3900 #endif
3901
3902 /*
3903  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3904  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3905  * hash function before the remainder is taken.
3906  */
3907 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3908 {
3909         return ffz(~size);
3910 }
3911
3912 /*
3913  * Check if a pageblock contains reserved pages
3914  */
3915 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3916 {
3917         unsigned long pfn;
3918
3919         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3920                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3921                         return 1;
3922         }
3923         return 0;
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3928  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3929  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3930  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3931  * blocks as reclaim kicks in
3932  */
3933 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3934 {
3935         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3936         struct page *page;
3937         unsigned long block_migratetype;
3938         int reserve;
3939         int old_reserve;
3940
3941         /*
3942          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3943          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3944          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3945          * the block.
3946          */
3947         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3948         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3949         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3950         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3951                                                         pageblock_order;
3952
3953         /*
3954          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3955          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3956          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3957          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3958          * future allocation of hugepages at runtime.
3959          */
3960         reserve = min(2, reserve);
3961         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3962
3963         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3964         if (reserve == old_reserve)
3965                 return;
3966         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3967
3968         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3969                 if (!pfn_valid(pfn))
3970                         continue;
3971                 page = pfn_to_page(pfn);
3972
3973                 /* Watch out for overlapping nodes */
3974                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3975                         continue;
3976
3977                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3978
3979                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3980                 if (reserve > 0) {
3981                         /*
3982                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3983                          * them.
3984                          */
3985                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3986                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3987                                 continue;
3988
3989                         /* If this block is reserved, account for it */
3990                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3991                                 reserve--;
3992                                 continue;
3993                         }
3994
3995                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3996                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3997                                 set_pageblock_migratetype(page,
3998                                                         MIGRATE_RESERVE);
3999                                 move_freepages_block(zone, page,
4000                                                         MIGRATE_RESERVE);
4001                                 reserve--;
4002                                 continue;
4003                         }
4004                 } else if (!old_reserve) {
4005                         /*
4006                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4007                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4008                          */
4009                         break;
4010                 }
4011
4012                 /*
4013                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4014                  * take it back
4015                  */
4016                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4017                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4018                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4019                 }
4020         }
4021 }
4022
4023 /*
4024  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4025  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4026  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4027  */
4028 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4029                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4030 {
4031         struct page *page;
4032         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4033         unsigned long pfn;
4034         struct zone *z;
4035
4036         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4037                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4038
4039         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4040         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4041                 /*
4042                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4043                  * handed to this function.  They do not
4044                  * exist on hotplugged memory.
4045                  */
4046                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4047                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4048                                 continue;
4049                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4050                                 continue;
4051                 }
4052                 page = pfn_to_page(pfn);
4053                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4054                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4055                 init_page_count(page);
4056                 page_mapcount_reset(page);
4057                 page_cpupid_reset_last(page);
4058                 SetPageReserved(page);
4059                 /*
4060                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4061                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4062                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4063                  * the address space during boot when many long-lived
4064                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4065                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4066                  * setup_zone_migrate_reserve()
4067                  *
4068                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4069                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4070                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4071                  * pfn out of zone.
4072                  */
4073                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4074                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4075                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4076                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4077
4078                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4079 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4080                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4081                 if (!is_highmem_idx(zone))
4082                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4083 #endif
4084         }
4085 }
4086
4087 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4088 {
4089         int order, t;
4090         for_each_migratetype_order(order, t) {
4091                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4092                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4093         }
4094 }
4095
4096 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4097 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4098         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4099 #endif
4100
4101 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4102 {
4103 #ifdef CONFIG_MMU
4104         int batch;
4105
4106         /*
4107          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4108          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4109          *
4110          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4111          */
4112         batch = zone->managed_pages / 1024;
4113         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4114                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4115         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4116         if (batch < 1)
4117                 batch = 1;
4118
4119         /*
4120          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4121          * of 2 value was found to be more likely to have
4122          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4123          *
4124          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4125          * batches of pages, one task can end up with a lot
4126          * of pages of one half of the possible page colors
4127          * and the other with pages of the other colors.
4128          */
4129         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4130
4131         return batch;
4132
4133 #else
4134         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4135          * conditions.
4136          *
4137          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4138          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4139          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4140          *
4141          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4142          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4143          * can be a significant delay between the individual batches being
4144          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4145          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4146          */
4147         return 0;
4148 #endif
4149 }
4150
4151 /*
4152  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4153  * ->batch must never be higher then ->high.
4154  * The following function updates them in a safe manner without read side
4155  * locking.
4156  *
4157  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4158  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4159  *
4160  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4161  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4162  * exist).
4163  */
4164 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4165                 unsigned long batch)
4166 {
4167        /* start with a fail safe value for batch */
4168         pcp->batch = 1;
4169         smp_wmb();
4170
4171        /* Update high, then batch, in order */
4172         pcp->high = high;
4173         smp_wmb();
4174
4175         pcp->batch = batch;
4176 }
4177
4178 /* a companion to pageset_set_high() */
4179 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4180 {
4181         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4182 }
4183
4184 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4185 {
4186         struct per_cpu_pages *pcp;
4187         int migratetype;
4188
4189         memset(p, 0, sizeof(*p));
4190
4191         pcp = &p->pcp;
4192         pcp->count = 0;
4193         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4194                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4195 }
4196
4197 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4198 {
4199         pageset_init(p);
4200         pageset_set_batch(p, batch);
4201 }
4202
4203 /*
4204  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4205  * to the value high for the pageset p.
4206  */
4207 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4208                                 unsigned long high)
4209 {
4210         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4211         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4212                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4213
4214         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4215 }
4216
4217 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4218                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4219 {
4220         if (percpu_pagelist_fraction)
4221                 pageset_set_high(pcp,
4222                         (zone->managed_pages /
4223                                 percpu_pagelist_fraction));
4224         else
4225                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4226 }
4227
4228 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4229 {
4230         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4231
4232         pageset_init(pcp);
4233         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4234 }
4235
4236 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4237 {
4238         int cpu;
4239         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4240         for_each_possible_cpu(cpu)
4241                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4242 }
4243
4244 /*
4245  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4246  * Before this call only boot pagesets were available.
4247  */
4248 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4249 {
4250         struct zone *zone;
4251
4252         for_each_populated_zone(zone)
4253                 setup_zone_pageset(zone);
4254 }
4255
4256 static noinline __init_refok
4257 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4258 {
4259         int i;
4260         size_t alloc_size;
4261
4262         /*
4263          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4264          * per zone.
4265          */
4266         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4267                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4268         zone->wait_table_bits =
4269                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4270         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4271                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4272
4273         if (!slab_is_available()) {
4274                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4275                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4276                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4277         } else {
4278                 /*
4279                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4280                  * via memory hot-add.
4281                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4282                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4283                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4284                  * node itself as well.
4285                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4286                  * necessary.
4287                  */
4288                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4289         }
4290         if (!zone->wait_table)
4291                 return -ENOMEM;
4292
4293         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4294                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4295
4296         return 0;
4297 }
4298
4299 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4300 {
4301         /*
4302          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4303          * relies on the ability of the linker to provide the
4304          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4305          */
4306         zone->pageset = &boot_pageset;
4307
4308         if (populated_zone(zone))
4309                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4310                         zone->name, zone->present_pages,
4311                                          zone_batchsize(zone));
4312 }
4313
4314 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4315                                         unsigned long zone_start_pfn,
4316                                         unsigned long size,
4317                                         enum memmap_context context)
4318 {
4319         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4320         int ret;
4321         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4322         if (ret)
4323                 return ret;
4324         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4325
4326         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4327
4328         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4329                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4330                         pgdat->node_id,
4331                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4332                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4333
4334         zone_init_free_lists(zone);
4335
4336         return 0;
4337 }
4338
4339 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4340 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4341 /*
4342  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4343  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4344  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4345  * alternative
4346  */
4347 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4348 {
4349         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4350         int nid;
4351         /*
4352          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4353          * when the kernel is running single-threaded.
4354          */
4355         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4356         static int __meminitdata last_nid;
4357
4358         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4359                 return last_nid;
4360
4361         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4362         if (nid != -1) {
4363                 last_start_pfn = start_pfn;
4364                 last_end_pfn = end_pfn;
4365                 last_nid = nid;
4366         }
4367
4368         return nid;
4369 }
4370 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4371
4372 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4373 {
4374         int nid;
4375
4376         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4377         if (nid >= 0)
4378                 return nid;
4379         /* just returns 0 */
4380         return 0;
4381 }
4382
4383 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4384 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4385 {
4386         int nid;
4387
4388         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4389         if (nid >= 0 && nid != node)
4390                 return false;
4391         return true;
4392 }
4393 #endif
4394
4395 /**
4396  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4397  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4398  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4399  *
4400  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4401  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4402  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4403  * manually.
4404  */
4405 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4406 {
4407         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4408         int i, this_nid;
4409
4410         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4411                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4412                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4413
4414                 if (start_pfn < end_pfn)
4415                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4416                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4417                                         this_nid);
4418         }
4419 }
4420
4421 /**
4422  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4423  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4424  *
4425  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4426  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4427  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4428  */
4429 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4430 {
4431         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4432         int i, this_nid;
4433
4434         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4435                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4436 }
4437
4438 /**
4439  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4440  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4441  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4442  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4443  *
4444  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4445  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4446  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4447  * PFNs will be 0.
4448  */
4449 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4450                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4451 {
4452         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4453         int i;
4454
4455         *start_pfn = -1UL;
4456         *end_pfn = 0;
4457
4458         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4459                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4460                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4461         }
4462
4463         if (*start_pfn == -1UL)
4464                 *start_pfn = 0;
4465 }
4466
4467 /*
4468  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4469  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4470  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4471  */
4472 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4473 {
4474         int zone_index;
4475         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4476                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4477                         continue;
4478
4479                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4480                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4481                         break;
4482         }
4483
4484         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4485         movable_zone = zone_index;
4486 }
4487
4488 /*
4489  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4490  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4491  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4492  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4493  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4494  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4495  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4496  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4497  */
4498 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4499                                         unsigned long zone_type,
4500                                         unsigned long node_start_pfn,
4501                                         unsigned long node_end_pfn,
4502                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4503                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4504 {
4505         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4506         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4507                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4508                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4509                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4510                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4511                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4512
4513                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4514                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4515                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4516                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4517
4518                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4519                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4520                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4521         }
4522 }
4523
4524 /*
4525  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4526  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4527  */
4528 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4529                                         unsigned long zone_type,
4530                                         unsigned long node_start_pfn,
4531                                         unsigned long node_end_pfn,
4532                                         unsigned long *ignored)
4533 {
4534         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4535
4536         /* Get the start and end of the zone */
4537         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4538         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4539         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4540                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4541                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4542
4543         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4544         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4545                 return 0;
4546
4547         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4548         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4549         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4550
4551         /* Return the spanned pages */
4552         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4553 }
4554
4555 /*
4556  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4557  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4558  */
4559 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4560                                 unsigned long range_start_pfn,
4561                                 unsigned long range_end_pfn)
4562 {
4563         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4564         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4565         int i;
4566
4567         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4568                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4569                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4570                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4571         }
4572         return nr_absent;
4573 }
4574
4575 /**
4576  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4577  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4578  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4579  *
4580  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4581  */
4582 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4583                                                         unsigned long end_pfn)
4584 {
4585         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4586 }
4587
4588 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4589 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4590                                         unsigned long zone_type,
4591                                         unsigned long node_start_pfn,
4592                                         unsigned long node_end_pfn,
4593                                         unsigned long *ignored)
4594 {
4595         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4596         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4597         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4598
4599         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4600         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4601
4602         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4603                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4604                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4605         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4606 }
4607
4608 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4609 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4610                                         unsigned long zone_type,
4611                                         unsigned long node_start_pfn,
4612                                         unsigned long node_end_pfn,
4613                                         unsigned long *zones_size)
4614 {
4615         return zones_size[zone_type];
4616 }
4617
4618 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4619                                                 unsigned long zone_type,
4620                                                 unsigned long node_start_pfn,
4621                                                 unsigned long node_end_pfn,
4622                                                 unsigned long *zholes_size)
4623 {
4624         if (!zholes_size)
4625                 return 0;
4626
4627         return zholes_size[zone_type];
4628 }
4629
4630 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4631
4632 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4633                                                 unsigned long node_start_pfn,
4634                                                 unsigned long node_end_pfn,
4635                                                 unsigned long *zones_size,
4636                                                 unsigned long *zholes_size)
4637 {
4638         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4639         enum zone_type i;
4640
4641         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4642                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4643                                                          node_start_pfn,
4644                                                          node_end_pfn,
4645                                                          zones_size);
4646         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4647
4648         realtotalpages = totalpages;
4649         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4650                 realtotalpages -=
4651                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4652                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4653                                                   zholes_size);
4654         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4655         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4656                                                         realtotalpages);
4657 }
4658
4659 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4660 /*
4661  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4662  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4663  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4664  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4665  * bytes.
4666  */
4667 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4668 {
4669         unsigned long usemapsize;
4670
4671         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4672         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4673         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4674         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4675         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4676
4677         return usemapsize / 8;
4678 }
4679
4680 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4681                                 struct zone *zone,
4682                                 unsigned long zone_start_pfn,
4683                                 unsigned long zonesize)
4684 {
4685         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4686         zone->pageblock_flags = NULL;
4687         if (usemapsize)
4688                 zone->pageblock_flags =
4689                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4690                                                          pgdat->node_id);
4691 }
4692 #else
4693 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4694                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4695 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4696
4697 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4698
4699 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4700 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4701 {
4702         unsigned int order;
4703
4704         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4705         if (pageblock_order)
4706                 return;
4707
4708         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4709                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4710         else
4711                 order = MAX_ORDER - 1;
4712
4713         /*
4714          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4715          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4716          * powerpc.
4717          */
4718         pageblock_order = order;
4719 }
4720 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4721
4722 /*
4723  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4724  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4725  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4726  * the kernel config
4727  */
4728 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4729 {
4730 }
4731
4732 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4733
4734 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4735                                                    unsigned long present_pages)
4736 {
4737         unsigned long pages = spanned_pages;
4738
4739         /*
4740          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4741          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4742          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4743          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4744          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4745          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4746          */
4747         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4748             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4749                 pages = present_pages;
4750
4751         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4752 }
4753
4754 /*
4755  * Set up the zone data structures:
4756  *   - mark all pages reserved
4757  *   - mark all memory queues empty
4758  *   - clear the memory bitmaps
4759  *
4760  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4761  */
4762 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4763                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4764                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4765 {
4766         enum zone_type j;
4767         int nid = pgdat->node_id;
4768         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4769         int ret;
4770
4771         pgdat_resize_init(pgdat);
4772 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4773         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4774         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4775         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4776 #endif
4777         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4778         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4779         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4780
4781         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4782                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4783                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4784
4785                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4786                                                   node_end_pfn, zones_size);
4787                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4788                                                                 node_start_pfn,
4789                                                                 node_end_pfn,
4790                                                                 zholes_size);
4791
4792                 /*
4793                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4794                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4795                  * and per-cpu initialisations
4796                  */
4797                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4798                 if (freesize >= memmap_pages) {
4799                         freesize -= memmap_pages;
4800                         if (memmap_pages)
4801                                 printk(KERN_DEBUG
4802                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4803                                        zone_names[j], memmap_pages);
4804                 } else
4805                         printk(KERN_WARNING
4806                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4807                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4808
4809                 /* Account for reserved pages */
4810                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4811                         freesize -= dma_reserve;
4812                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4813                                         zone_names[0], dma_reserve);
4814                 }
4815
4816                 if (!is_highmem_idx(j))
4817                         nr_kernel_pages += freesize;
4818                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4819                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4820                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4821                 nr_all_pages += freesize;
4822
4823                 zone->spanned_pages = size;
4824                 zone->present_pages = realsize;
4825                 /*
4826                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4827                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4828                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4829                  */
4830                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4831 #ifdef CONFIG_NUMA
4832                 zone->node = nid;
4833                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4834                                                 / 100;
4835                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4836 #endif
4837                 zone->name = zone_names[j];
4838                 spin_lock_init(&zone->lock);
4839                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4840                 zone_seqlock_init(zone);
4841                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4842                 zone_pcp_init(zone);
4843
4844                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4845                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4846
4847                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4848                 if (!size)
4849                         continue;
4850
4851                 set_pageblock_order();
4852                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4853                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4854                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4855                 BUG_ON(ret);
4856                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4857                 zone_start_pfn += size;
4858         }
4859 }
4860
4861 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4862 {
4863         /* Skip empty nodes */
4864         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4865                 return;
4866
4867 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4868         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4869         if (!pgdat->node_mem_map) {
4870                 unsigned long size, start, end;
4871                 struct page *map;
4872
4873                 /*
4874                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4875                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4876                  * for the buddy allocator to function correctly.
4877                  */
4878                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4879                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4880                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4881                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4882                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4883                 if (!map)
4884                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4885                                                                pgdat->node_id);
4886                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4887         }
4888 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4889         /*
4890          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4891          */
4892         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4893                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4894 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4895                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4896                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4897 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4898         }
4899 #endif
4900 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4901 }
4902
4903 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4904                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4905 {
4906         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4907         unsigned long start_pfn = 0;
4908         unsigned long end_pfn = 0;
4909
4910         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4911         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4912
4913         pgdat->node_id = nid;
4914         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4915         init_zone_allows_reclaim(nid);
4916 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4917         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4918 #endif
4919         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4920                                   zones_size, zholes_size);
4921
4922         alloc_node_mem_map(pgdat);
4923 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4924         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4925                 nid, (unsigned long)pgdat,
4926                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4927 #endif
4928
4929         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4930                             zones_size, zholes_size);
4931 }
4932
4933 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4934
4935 #if MAX_NUMNODES > 1
4936 /*
4937  * Figure out the number of possible node ids.
4938  */
4939 void __init setup_nr_node_ids(void)
4940 {
4941         unsigned int node;
4942         unsigned int highest = 0;
4943
4944         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4945                 highest = node;
4946         nr_node_ids = highest + 1;
4947 }
4948 #endif
4949
4950 /**
4951  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4952  *
4953  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4954  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4955  * all the nodes.
4956  *
4957  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4958  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4959  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4960  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4961  *
4962  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4963  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4964  * populated node map.
4965  *
4966  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4967  * requirement (single node).
4968  */
4969 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4970 {
4971         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4972         unsigned long start, end, mask;
4973         int last_nid = -1;
4974         int i, nid;
4975
4976         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4977                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4978                         last_nid = nid;
4979                         last_end = end;
4980                         continue;
4981                 }
4982
4983                 /*
4984                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4985                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4986                  * too coarse to separate the current node from the last.
4987                  */
4988                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4989                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4990                         mask <<= 1;
4991
4992                 /* accumulate all internode masks */
4993                 accl_mask |= mask;
4994         }
4995
4996         /* convert mask to number of pages */
4997         return ~accl_mask + 1;
4998 }
4999
5000 /* Find the lowest pfn for a node */
5001 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5002 {
5003         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5004         unsigned long start_pfn;
5005         int i;
5006
5007         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5008                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5009
5010         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5011                 printk(KERN_WARNING
5012                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5013                 return 0;
5014         }
5015
5016         return min_pfn;
5017 }
5018
5019 /**
5020  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5021  *
5022  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5023  * add_active_range().
5024  */
5025 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5026 {
5027         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5028 }
5029
5030 /*
5031  * early_calculate_totalpages()
5032  * Sum pages in active regions for movable zone.
5033  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5034  */
5035 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5036 {
5037         unsigned long totalpages = 0;
5038         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5039         int i, nid;
5040
5041         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5042                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5043
5044                 totalpages += pages;
5045                 if (pages)
5046                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5047         }
5048         return totalpages;
5049 }
5050
5051 /*
5052  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5053  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5054  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5055  * others
5056  */
5057 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5058 {
5059         int i, nid;
5060         unsigned long usable_startpfn;
5061         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5062         /* save the state before borrow the nodemask */
5063         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5064         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5065         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5066         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5067
5068         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5069         find_usable_zone_for_movable();
5070
5071         /*
5072          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5073          * options.
5074          */
5075         if (movable_node_is_enabled()) {
5076                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5077                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5078                                 continue;
5079
5080                         nid = type->regions[i].nid;
5081
5082                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5083                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5084                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5085                                 usable_startpfn;
5086                 }
5087
5088                 goto out2;
5089         }
5090
5091         /*
5092          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5093          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5094          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5095          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5096          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5097          * what movablecore would have allowed.
5098          */
5099         if (required_movablecore) {
5100                 unsigned long corepages;
5101
5102                 /*
5103                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5104                  * was requested by the user
5105                  */
5106                 required_movablecore =
5107                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5108                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5109
5110                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5111         }
5112
5113         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5114         if (!required_kernelcore)
5115                 goto out;
5116
5117         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5118         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5119
5120 restart:
5121         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5122         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5123         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5124                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5125
5126                 /*
5127                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5128                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5129                  * amount of memory for the kernel
5130                  */
5131                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5132                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5133
5134                 /*
5135                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5136                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5137                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5138                  */
5139                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5140
5141                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5142                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5143                         unsigned long size_pages;
5144
5145                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5146                         if (start_pfn >= end_pfn)
5147                                 continue;
5148
5149                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5150                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5151                                 unsigned long kernel_pages;
5152                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5153                                                                 - start_pfn;
5154
5155                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5156                                                         kernelcore_remaining);
5157                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5158                                                         required_kernelcore);
5159
5160                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5161                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5162
5163                                         /*
5164                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5165                                          * that if we have to rebalance
5166                                          * kernelcore across nodes, we will
5167                                          * not double account here
5168                                          */
5169                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5170                                         continue;
5171                                 }
5172                                 start_pfn = usable_startpfn;
5173                         }
5174
5175                         /*
5176                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5177                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5178                          * number of pages used as kernelcore
5179                          */
5180                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5181                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5182                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5183                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5184
5185                         /*
5186                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5187                          * break if the kernelcore for this node has been
5188                          * satisfied
5189                          */
5190                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5191                                                                 size_pages);
5192                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5193                         if (!kernelcore_remaining)
5194                                 break;
5195                 }
5196         }
5197
5198         /*
5199          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5200          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5201          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5202          * satisfied
5203          */
5204         usable_nodes--;
5205         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5206                 goto restart;
5207
5208 out2:
5209         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5210         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5211                 zone_movable_pfn[nid] =
5212                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5213
5214 out:
5215         /* restore the node_state */
5216         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5217 }
5218
5219 /* Any regular or high memory on that node ? */
5220 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5221 {
5222         enum zone_type zone_type;
5223
5224         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5225                 return;
5226
5227         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5228                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5229                 if (populated_zone(zone)) {
5230                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5231                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5232                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5233                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5234                         break;
5235                 }
5236         }
5237 }
5238
5239 /**
5240  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5241  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5242  *
5243  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5244  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5245  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5246  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5247  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5248  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5249  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5250  * at arch_max_dma_pfn.
5251  */
5252 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5253 {
5254         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5255         int i, nid;
5256
5257         /* Record where the zone boundaries are */
5258         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5259                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5260         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5261                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5262         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5263         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5264         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5265                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5266                         continue;
5267                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5268                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5269                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5270                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5271         }
5272         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5273         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5274
5275         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5276         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5277         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5278
5279         /* Print out the zone ranges */
5280         printk("Zone ranges:\n");
5281         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5282                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5283                         continue;
5284                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5285                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5286                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5287                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5288                 else
5289                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5290                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5291                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5292                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5293         }
5294
5295         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5296         printk("Movable zone start for each node\n");
5297         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5298                 if (zone_movable_pfn[i])
5299                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5300                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5301         }
5302
5303         /* Print out the early node map */
5304         printk("Early memory node ranges\n");
5305         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5306                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5307                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5308
5309         /* Initialise every node */
5310         mminit_verify_pageflags_layout();
5311         setup_nr_node_ids();
5312         for_each_online_node(nid) {
5313                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5314                 free_area_init_node(nid, NULL,
5315                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5316
5317                 /* Any memory on that node */
5318                 if (pgdat->node_present_pages)
5319                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5320                 check_for_memory(pgdat, nid);
5321         }
5322 }
5323
5324 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5325 {
5326         unsigned long long coremem;
5327         if (!p)
5328                 return -EINVAL;
5329
5330         coremem = memparse(p, &p);
5331         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5332
5333         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5334         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5335
5336         return 0;
5337 }
5338
5339 /*
5340  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5341  * cannot be reclaimed or migrated.
5342  */
5343 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5344 {
5345         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5346 }
5347
5348 /*
5349  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5350  * can be reclaimed or migrated.
5351  */
5352 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5353 {
5354         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5355 }
5356
5357 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5358 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5359
5360 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5361
5362 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5363 {
5364         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5365         page_zone(page)->managed_pages += count;
5366         totalram_pages += count;
5367 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5368         if (PageHighMem(page))
5369                 totalhigh_pages += count;
5370 #endif
5371         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5372 }
5373 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5374
5375 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5376 {
5377         void *pos;
5378         unsigned long pages = 0;
5379
5380         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5381         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5382         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5383                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5384                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5385                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5386         }
5387
5388         if (pages && s)
5389                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5390                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5391
5392         return pages;
5393 }
5394 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5395
5396 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5397 void free_highmem_page(struct page *page)
5398 {
5399         __free_reserved_page(page);
5400         totalram_pages++;
5401         page_zone(page)->managed_pages++;
5402         totalhigh_pages++;
5403 }
5404 #endif
5405
5406
5407 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5408 {
5409         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5410         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5411
5412         physpages = get_num_physpages();
5413         codesize = _etext - _stext;
5414         datasize = _edata - _sdata;
5415         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5416         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5417         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5418         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5419
5420         /*
5421          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5422          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5423          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5424          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5425          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5426          */
5427 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5428         do { \
5429                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5430                         size -= adj; \
5431         } while (0)
5432
5433         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5434                      _sinittext, init_code_size);
5435         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5436         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5437         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5438         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5439
5440 #undef  adj_init_size
5441
5442         printk("Memory: %luK/%luK available "
5443                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5444                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5445 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5446                ", %luK highmem"
5447 #endif
5448                "%s%s)\n",
5449                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5450                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5451                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5452                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5453 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5454                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5455 #endif
5456                str ? ", " : "", str ? str : "");
5457 }
5458
5459 /**
5460  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5461  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5462  *
5463  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5464  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5465  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5466  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5467  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5468  * smaller per-cpu batchsize.
5469  */
5470 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5471 {
5472         dma_reserve = new_dma_reserve;
5473 }
5474
5475 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5476 {
5477         free_area_init_node(0, zones_size,
5478                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5479 }
5480
5481 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5482                                  unsigned long action, void *hcpu)
5483 {
5484         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5485
5486         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5487                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5488                 drain_pages(cpu);
5489
5490                 /*
5491                  * Spill the event counters of the dead processor
5492                  * into the current processors event counters.
5493                  * This artificially elevates the count of the current
5494                  * processor.
5495                  */
5496                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5497
5498                 /*
5499                  * Zero the differential counters of the dead processor
5500                  * so that the vm statistics are consistent.
5501                  *
5502                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5503                  * race with what we are doing.
5504                  */
5505                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5506         }
5507         return NOTIFY_OK;
5508 }
5509
5510 void __init page_alloc_init(void)
5511 {
5512         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5513 }
5514
5515 /*
5516  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5517  *      or min_free_kbytes changes.
5518  */
5519 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5520 {
5521         struct pglist_data *pgdat;
5522         unsigned long reserve_pages = 0;
5523         enum zone_type i, j;
5524
5525         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5526                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5527                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5528                         unsigned long max = 0;
5529
5530                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5531                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5532                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5533                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5534                         }
5535
5536                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5537                         max += high_wmark_pages(zone);
5538
5539                         if (max > zone->managed_pages)
5540                                 max = zone->managed_pages;
5541                         reserve_pages += max;
5542                         /*
5543                          * Lowmem reserves are not available to
5544                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5545                          * kswapd tries to balance zones to their high
5546                          * watermark.  As a result, neither should be
5547                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5548                          * situation where reclaim has to clean pages
5549                          * in order to balance the zones.
5550                          */
5551                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5552                 }
5553         }
5554         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5555         totalreserve_pages = reserve_pages;
5556 }
5557
5558 /*
5559  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5560  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5561  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5562  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5563  */
5564 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5565 {
5566         struct pglist_data *pgdat;
5567         enum zone_type j, idx;
5568
5569         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5570                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5571                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5572                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5573
5574                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5575
5576                         idx = j;
5577                         while (idx) {
5578                                 struct zone *lower_zone;
5579
5580                                 idx--;
5581
5582                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5583                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5584
5585                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5586                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5587                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5588                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5589                         }
5590                 }
5591         }
5592
5593         /* update totalreserve_pages */
5594         calculate_totalreserve_pages();
5595 }
5596
5597 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5598 {
5599         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5600         unsigned long lowmem_pages = 0;
5601         struct zone *zone;
5602         unsigned long flags;
5603
5604         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5605         for_each_zone(zone) {
5606                 if (!is_highmem(zone))
5607                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5608         }
5609
5610         for_each_zone(zone) {
5611                 u64 tmp;
5612
5613                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5614                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5615                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5616                 if (is_highmem(zone)) {
5617                         /*
5618                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5619                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5620                          * value here.
5621                          *
5622                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5623                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5624                          * not be capped for highmem.
5625                          */
5626                         unsigned long min_pages;
5627
5628                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5629                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5630                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5631                 } else {
5632                         /*
5633                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5634                          * proportionate to the zone's size.
5635                          */
5636                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5637                 }
5638
5639                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5640                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5641
5642                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5643                                       high_wmark_pages(zone) -
5644                                       low_wmark_pages(zone) -
5645                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5646
5647                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5648                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5649         }
5650
5651         /* update totalreserve_pages */
5652         calculate_totalreserve_pages();
5653 }
5654
5655 /**
5656  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5657  * or when memory is hot-{added|removed}
5658  *
5659  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5660  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5661  */
5662 void setup_per_zone_wmarks(void)
5663 {
5664         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5665         __setup_per_zone_wmarks();
5666         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5667 }
5668
5669 /*
5670  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5671  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5672  * to be referenced again before it is swapped out.
5673  *
5674  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5675  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5676  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5677  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5678  *
5679  * total     target    max
5680  * memory    ratio     inactive anon
5681  * -------------------------------------
5682  *   10MB       1         5MB
5683  *  100MB       1        50MB
5684  *    1GB       3       250MB
5685  *   10GB      10       0.9GB
5686  *  100GB      31         3GB
5687  *    1TB     101        10GB
5688  *   10TB     320        32GB
5689  */
5690 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5691 {
5692         unsigned int gb, ratio;
5693
5694         /* Zone size in gigabytes */
5695         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5696         if (gb)
5697                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5698         else
5699                 ratio = 1;
5700
5701         zone->inactive_ratio = ratio;
5702 }
5703
5704 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5705 {
5706         struct zone *zone;
5707
5708         for_each_zone(zone)
5709                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5710 }
5711
5712 /*
5713  * Initialise min_free_kbytes.
5714  *
5715  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5716  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5717  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5718  *
5719  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5720  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5721  *
5722  * which yields
5723  *
5724  * 16MB:        512k
5725  * 32MB:        724k
5726  * 64MB:        1024k
5727  * 128MB:       1448k
5728  * 256MB:       2048k
5729  * 512MB:       2896k
5730  * 1024MB:      4096k
5731  * 2048MB:      5792k
5732  * 4096MB:      8192k
5733  * 8192MB:      11584k
5734  * 16384MB:     16384k
5735  */
5736 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5737 {
5738         unsigned long lowmem_kbytes;
5739         int new_min_free_kbytes;
5740
5741         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5742         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5743
5744         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5745                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5746                 if (min_free_kbytes < 128)
5747                         min_free_kbytes = 128;
5748                 if (min_free_kbytes > 65536)
5749                         min_free_kbytes = 65536;
5750         } else {
5751                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5752                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5753         }
5754         setup_per_zone_wmarks();
5755         refresh_zone_stat_thresholds();
5756         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5757         setup_per_zone_inactive_ratio();
5758         return 0;
5759 }
5760 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5761
5762 /*
5763  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5764  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5765  *      changes.
5766  */
5767 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5768         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5769 {
5770         int rc;
5771
5772         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5773         if (rc)
5774                 return rc;
5775
5776         if (write) {
5777                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5778                 setup_per_zone_wmarks();
5779         }
5780         return 0;
5781 }
5782
5783 #ifdef CONFIG_NUMA
5784 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5785         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5786 {
5787         struct zone *zone;
5788         int rc;
5789
5790         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5791         if (rc)
5792                 return rc;
5793
5794         for_each_zone(zone)
5795                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5796                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5797         return 0;
5798 }
5799
5800 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5801         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5802 {
5803         struct zone *zone;
5804         int rc;
5805
5806         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5807         if (rc)
5808                 return rc;
5809
5810         for_each_zone(zone)
5811                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5812                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5813         return 0;
5814 }
5815 #endif
5816
5817 /*
5818  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5819  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5820  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5821  *
5822  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5823  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5824  * if in function of the boot time zone sizes.
5825  */
5826 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5827         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5828 {
5829         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5830         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5831         return 0;
5832 }
5833
5834 /*
5835  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5836  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5837  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5838  */
5839 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5840         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5841 {
5842         struct zone *zone;
5843         unsigned int cpu;
5844         int ret;
5845
5846         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5847         if (!write || (ret < 0))
5848                 return ret;
5849
5850         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5851         for_each_populated_zone(zone) {
5852                 unsigned long  high;
5853                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5854                 for_each_possible_cpu(cpu)
5855                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5856                                          high);
5857         }
5858         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5859         return 0;
5860 }
5861
5862 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5863
5864 #ifdef CONFIG_NUMA
5865 static int __init set_hashdist(char *str)
5866 {
5867         if (!str)
5868                 return 0;
5869         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5870         return 1;
5871 }
5872 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5873 #endif
5874
5875 /*
5876  * allocate a large system hash table from bootmem
5877  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5878  *   quantity of entries
5879  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5880  */
5881 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5882                                      unsigned long bucketsize,
5883                                      unsigned long numentries,
5884                                      int scale,
5885                                      int flags,
5886                                      unsigned int *_hash_shift,
5887                                      unsigned int *_hash_mask,
5888                                      unsigned long low_limit,
5889                                      unsigned long high_limit)
5890 {
5891         unsigned long long max = high_limit;
5892         unsigned long log2qty, size;
5893         void *table = NULL;
5894
5895         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5896         if (!numentries) {
5897                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5898                 numentries = nr_kernel_pages;
5899
5900                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5901                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5902                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5903
5904                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5905                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5906                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5907                 else
5908                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5909
5910                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5911                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5912                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5913                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5914                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5915                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5916                                 BUG_ON(!numentries);
5917                         }
5918                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5919                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5920         }
5921         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5922
5923         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5924         if (max == 0) {
5925                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5926                 do_div(max, bucketsize);
5927         }
5928         max = min(max, 0x80000000ULL);
5929
5930         if (numentries < low_limit)
5931                 numentries = low_limit;
5932         if (numentries > max)
5933                 numentries = max;
5934
5935         log2qty = ilog2(numentries);
5936
5937         do {
5938                 size = bucketsize << log2qty;
5939                 if (flags & HASH_EARLY)
5940                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5941                 else if (hashdist)
5942                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5943                 else {
5944                         /*
5945                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5946                          * some pages at the end of hash table which
5947                          * alloc_pages_exact() automatically does
5948                          */
5949                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5950                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5951                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5952                         }
5953                 }
5954         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5955
5956         if (!table)
5957                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5958
5959         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5960                tablename,
5961                (1UL << log2qty),
5962                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5963                size);
5964
5965         if (_hash_shift)
5966                 *_hash_shift = log2qty;
5967         if (_hash_mask)
5968                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5969
5970         return table;
5971 }
5972
5973 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5974 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5975                                                         unsigned long pfn)
5976 {
5977 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5978         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5979 #else
5980         return zone->pageblock_flags;
5981 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5982 }
5983
5984 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5985 {
5986 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5987         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5988         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5989 #else
5990         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5991         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5992 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5993 }
5994
5995 /**
5996  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5997  * @page: The page within the block of interest
5998  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5999  * @end_bitidx: The last bit of interest
6000  * returns pageblock_bits flags
6001  */
6002 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
6003                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6004 {
6005         struct zone *zone;
6006         unsigned long *bitmap;
6007         unsigned long pfn, bitidx;
6008         unsigned long flags = 0;
6009         unsigned long value = 1;
6010
6011         zone = page_zone(page);
6012         pfn = page_to_pfn(page);
6013         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6014         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6015
6016         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6017                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6018                         flags |= value;
6019
6020         return flags;
6021 }
6022
6023 /**
6024  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6025  * @page: The page within the block of interest
6026  * @start_bitidx: The first bit of interest
6027  * @end_bitidx: The last bit of interest
6028  * @flags: The flags to set
6029  */
6030 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6031                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6032 {
6033         struct zone *zone;
6034         unsigned long *bitmap;
6035         unsigned long pfn, bitidx;
6036         unsigned long value = 1;
6037
6038         zone = page_zone(page);
6039         pfn = page_to_pfn(page);
6040         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6041         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6042         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6043
6044         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6045                 if (flags & value)
6046                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6047                 else
6048                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6049 }
6050
6051 /*
6052  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6053  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6054  *
6055  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6056  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6057  * expect this function should be exact.
6058  */
6059 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6060                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6061 {
6062         unsigned long pfn, iter, found;
6063         int mt;
6064
6065         /*
6066          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6067          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6068          */
6069         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6070                 return false;
6071         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6072         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6073                 return false;
6074
6075         pfn = page_to_pfn(page);
6076         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6077                 unsigned long check = pfn + iter;
6078
6079                 if (!pfn_valid_within(check))
6080                         continue;
6081
6082                 page = pfn_to_page(check);
6083
6084                 /*
6085                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6086                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6087                  * handle each tail page individually in migration.
6088                  */
6089                 if (PageHuge(page)) {
6090                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6091                         continue;
6092                 }
6093
6094                 /*
6095                  * We can't use page_count without pin a page
6096                  * because another CPU can free compound page.
6097                  * This check already skips compound tails of THP
6098                  * because their page->_count is zero at all time.
6099                  */
6100                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6101                         if (PageBuddy(page))
6102                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6103                         continue;
6104                 }
6105
6106                 /*
6107                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6108                  * page_count() is not 0.
6109                  */
6110                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6111                         continue;
6112
6113                 if (!PageLRU(page))
6114                         found++;
6115                 /*
6116                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6117                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6118                  * and it still to be fixed.
6119                  */
6120                 /*
6121                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6122                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6123                  *
6124                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6125                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6126                  * page at boot.
6127                  */
6128                 if (found > count)
6129                         return true;
6130         }
6131         return false;
6132 }
6133
6134 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6135 {
6136         struct zone *zone;
6137         unsigned long pfn;
6138
6139         /*
6140          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6141          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6142          * the zone but still within the section.
6143          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6144          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6145          */
6146         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6147                 return false;
6148
6149         zone = page_zone(page);
6150         pfn = page_to_pfn(page);
6151         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6152                 return false;
6153
6154         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6155 }
6156
6157 #ifdef CONFIG_CMA
6158
6159 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6160 {
6161         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6162                              pageblock_nr_pages) - 1);
6163 }
6164
6165 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6166 {
6167         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6168                                 pageblock_nr_pages));
6169 }
6170
6171 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6172 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6173                                         unsigned long start, unsigned long end)
6174 {
6175         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6176         unsigned long nr_reclaimed;
6177         unsigned long pfn = start;
6178         unsigned int tries = 0;
6179         int ret = 0;
6180
6181         migrate_prep();
6182
6183         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6184                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6185                         ret = -EINTR;
6186                         break;
6187                 }
6188
6189                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6190                         cc->nr_migratepages = 0;
6191                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6192                                                          pfn, end, true);
6193                         if (!pfn) {
6194                                 ret = -EINTR;
6195                                 break;
6196                         }
6197                         tries = 0;
6198                 } else if (++tries == 5) {
6199                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6200                         break;
6201                 }
6202
6203                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6204                                                         &cc->migratepages);
6205                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6206
6207                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6208                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6209         }
6210         if (ret < 0) {
6211                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6212                 return ret;
6213         }
6214         return 0;
6215 }
6216
6217 /**
6218  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6219  * @start:      start PFN to allocate
6220  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6221  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6222  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6223  *                      in range must have the same migratetype and it must
6224  *                      be either of the two.
6225  *
6226  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6227  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6228  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6229  * pages fall in.
6230  *
6231  * The PFN range must belong to a single zone.
6232  *
6233  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6234  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6235  * need to be freed with free_contig_range().
6236  */
6237 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6238                        unsigned migratetype)
6239 {
6240         unsigned long outer_start, outer_end;
6241         int ret = 0, order;
6242
6243         struct compact_control cc = {
6244                 .nr_migratepages = 0,
6245                 .order = -1,
6246                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6247                 .sync = true,
6248                 .ignore_skip_hint = true,
6249         };
6250         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6251
6252         /*
6253          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6254          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6255          * have different sizes, and due to the way page allocator
6256          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6257          * that page allocator won't try to merge buddies from
6258          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6259          * other migration type.
6260          *
6261          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6262          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6263          * we are interested in).  This will put all the pages in
6264          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6265          *
6266          * When this is done, we take the pages in range from page
6267          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6268          * page allocator will never consider using them.
6269          *
6270          * This lets us mark the pageblocks back as
6271          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6272          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6273          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6274          */
6275
6276         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6277                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6278                                        false);
6279         if (ret)
6280                 return ret;
6281
6282         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6283         if (ret)
6284                 goto done;
6285
6286         /*
6287          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6288          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6289          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6290          * What we are going to do is to allocate all pages from
6291          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6292          *
6293          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6294          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6295          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6296          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6297          * once this is done free the pages we are not interested in.
6298          *
6299          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6300          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6301          */
6302
6303         lru_add_drain_all();
6304         drain_all_pages();
6305
6306         order = 0;
6307         outer_start = start;
6308         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6309                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6310                         ret = -EBUSY;
6311                         goto done;
6312                 }
6313                 outer_start &= ~0UL << order;
6314         }
6315
6316         /* Make sure the range is really isolated. */
6317         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6318                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6319                        outer_start, end);
6320                 ret = -EBUSY;
6321                 goto done;
6322         }
6323
6324
6325         /* Grab isolated pages from freelists. */
6326         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6327         if (!outer_end) {
6328                 ret = -EBUSY;
6329                 goto done;
6330         }
6331
6332         /* Free head and tail (if any) */
6333         if (start != outer_start)
6334                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6335         if (end != outer_end)
6336                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6337
6338 done:
6339         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6340                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6341         return ret;
6342 }
6343
6344 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6345 {
6346         unsigned int count = 0;
6347
6348         for (; nr_pages--; pfn++) {
6349                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6350
6351                 count += page_count(page) != 1;
6352                 __free_page(page);
6353         }
6354         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6355 }
6356 #endif
6357
6358 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6359 /*
6360  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6361  * page high values need to be recalulated.
6362  */
6363 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6364 {
6365         unsigned cpu;
6366         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6367         for_each_possible_cpu(cpu)
6368                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6369                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6370         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6371 }
6372 #endif
6373
6374 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6375 {
6376         unsigned long flags;
6377         int cpu;
6378         struct per_cpu_pageset *pset;
6379
6380         /* avoid races with drain_pages()  */
6381         local_irq_save(flags);
6382         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6383                 for_each_online_cpu(cpu) {
6384                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6385                         drain_zonestat(zone, pset);
6386                 }
6387                 free_percpu(zone->pageset);
6388                 zone->pageset = &boot_pageset;
6389         }
6390         local_irq_restore(flags);
6391 }
6392
6393 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6394 /*
6395  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6396  */
6397 void
6398 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6399 {
6400         struct page *page;
6401         struct zone *zone;
6402         int order, i;
6403         unsigned long pfn;
6404         unsigned long flags;
6405         /* find the first valid pfn */
6406         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6407                 if (pfn_valid(pfn))
6408                         break;
6409         if (pfn == end_pfn)
6410                 return;
6411         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6412         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6413         pfn = start_pfn;
6414         while (pfn < end_pfn) {
6415                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6416                         pfn++;
6417                         continue;
6418                 }
6419                 page = pfn_to_page(pfn);
6420                 /*
6421                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6422                  * page_count() is not 0.
6423                  */
6424                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6425                         pfn++;
6426                         SetPageReserved(page);
6427                         continue;
6428                 }
6429
6430                 BUG_ON(page_count(page));
6431                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6432                 order = page_order(page);
6433 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6434                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6435                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6436 #endif
6437                 list_del(&page->lru);
6438                 rmv_page_order(page);
6439                 zone->free_area[order].nr_free--;
6440                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6441                         SetPageReserved((page+i));
6442                 pfn += (1 << order);
6443         }
6444         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6445 }
6446 #endif
6447
6448 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6449 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6450 {
6451         struct zone *zone = page_zone(page);
6452         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6453         unsigned long flags;
6454         int order;
6455
6456         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6457         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6458                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6459
6460                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6461                         break;
6462         }
6463         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6464
6465         return order < MAX_ORDER;
6466 }
6467 #endif
6468
6469 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6470         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6471         {1UL << PG_error,               "error"         },
6472         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6473         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6474         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6475         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6476         {1UL << PG_active,              "active"        },
6477         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6478         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6479         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6480         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6481         {1UL << PG_private,             "private"       },
6482         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6483         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6484 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6485         {1UL << PG_head,                "head"          },
6486         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6487 #else
6488         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6489 #endif
6490         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6491         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6492         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6493         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6494         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6495 #ifdef CONFIG_MMU
6496         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6497 #endif
6498 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6499         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6500 #endif
6501 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6502         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6503 #endif
6504 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6505         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6506 #endif
6507 };
6508
6509 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6510 {
6511         const char *delim = "";
6512         unsigned long mask;
6513         int i;
6514
6515         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6516
6517         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6518
6519         /* remove zone id */
6520         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6521
6522         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6523
6524                 mask = pageflag_names[i].mask;
6525                 if ((flags & mask) != mask)
6526                         continue;
6527
6528                 flags &= ~mask;
6529                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6530                 delim = "|";
6531         }
6532
6533         /* check for left over flags */
6534         if (flags)
6535                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6536
6537         printk(")\n");
6538 }
6539
6540 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6541 {
6542         printk(KERN_ALERT
6543                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6544                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6545                 page->mapping, page->index);
6546         dump_page_flags(page->flags);
6547         if (reason)
6548                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6549         if (page->flags & badflags) {
6550                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6551                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6552         }
6553         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6554 }
6555
6556 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6557 {
6558         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6559 }
6560 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);