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