]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
oom, PM: make OOM detection in the freezer path raceless
[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_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/page_owner.h>
63
64 #include <asm/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
115 /*
116  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
117  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
118  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
119  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
120  */
121 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
122
123 int percpu_pagelist_fraction;
124 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
125
126 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
127 /*
128  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
129  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
130  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
131  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
132  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
133  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
134  */
135
136 static gfp_t saved_gfp_mask;
137
138 void pm_restore_gfp_mask(void)
139 {
140         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
141         if (saved_gfp_mask) {
142                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
143                 saved_gfp_mask = 0;
144         }
145 }
146
147 void pm_restrict_gfp_mask(void)
148 {
149         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
150         WARN_ON(saved_gfp_mask);
151         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
152         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
153 }
154
155 bool pm_suspended_storage(void)
156 {
157         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
158                 return false;
159         return true;
160 }
161 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
162
163 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
164 int pageblock_order __read_mostly;
165 #endif
166
167 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
168
169 /*
170  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
171  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
172  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
173  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
174  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
175  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
176  *
177  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
178  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
179  */
180 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          256,
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
188          32,
189 #endif
190          32,
191 };
192
193 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
194
195 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          "DMA",
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          "DMA32",
201 #endif
202          "Normal",
203 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
204          "HighMem",
205 #endif
206          "Movable",
207 };
208
209 int min_free_kbytes = 1024;
210 int user_min_free_kbytes = -1;
211
212 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
213 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
214 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
215
216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
220 static unsigned long __initdata required_movablecore;
221 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
222
223 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
224 int movable_zone;
225 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
227
228 #if MAX_NUMNODES > 1
229 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
230 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
231 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
232 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
233 #endif
234
235 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
236
237 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
238 {
239         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
240                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
241                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
242
243         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
244                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
245 }
246
247 #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 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
383                                                         gfp_t gfp_flags)
384 {
385         int i;
386
387         /*
388          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
389          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
390          */
391         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
392         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
393                 clear_highpage(page + i);
394 }
395
396 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
397 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
398 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
399 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
400
401 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
402 {
403         if (!buf)
404                 return -EINVAL;
405
406         if (strcmp(buf, "on") == 0)
407                 _debug_pagealloc_enabled = true;
408
409         return 0;
410 }
411 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
412
413 static bool need_debug_guardpage(void)
414 {
415         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
416         if (!debug_pagealloc_enabled())
417                 return false;
418
419         return true;
420 }
421
422 static void init_debug_guardpage(void)
423 {
424         if (!debug_pagealloc_enabled())
425                 return;
426
427         _debug_guardpage_enabled = true;
428 }
429
430 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
431         .need = need_debug_guardpage,
432         .init = init_debug_guardpage,
433 };
434
435 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
436 {
437         unsigned long res;
438
439         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
440                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
441                 return 0;
442         }
443         _debug_guardpage_minorder = res;
444         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
445         return 0;
446 }
447 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
448
449 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
450                                 unsigned int order, int migratetype)
451 {
452         struct page_ext *page_ext;
453
454         if (!debug_guardpage_enabled())
455                 return;
456
457         page_ext = lookup_page_ext(page);
458         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
459
460         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
461         set_page_private(page, order);
462         /* Guard pages are not available for any usage */
463         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
464 }
465
466 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
467                                 unsigned int order, int migratetype)
468 {
469         struct page_ext *page_ext;
470
471         if (!debug_guardpage_enabled())
472                 return;
473
474         page_ext = lookup_page_ext(page);
475         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
476
477         set_page_private(page, 0);
478         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
479                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
480 }
481 #else
482 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
483 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
484                                 unsigned int order, int migratetype) {}
485 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
486                                 unsigned int order, int migratetype) {}
487 #endif
488
489 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
490 {
491         set_page_private(page, order);
492         __SetPageBuddy(page);
493 }
494
495 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
496 {
497         __ClearPageBuddy(page);
498         set_page_private(page, 0);
499 }
500
501 /*
502  * This function checks whether a page is free && is the buddy
503  * we can do coalesce a page and its buddy if
504  * (a) the buddy is not in a hole &&
505  * (b) the buddy is in the buddy system &&
506  * (c) a page and its buddy have the same order &&
507  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
508  *
509  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
510  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
511  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
512  * serialized by zone->lock.
513  *
514  * For recording page's order, we use page_private(page).
515  */
516 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
517                                                         unsigned int order)
518 {
519         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
520                 return 0;
521
522         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
523                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
524                         return 0;
525
526                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
527
528                 return 1;
529         }
530
531         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
532                 /*
533                  * zone check is done late to avoid uselessly
534                  * calculating zone/node ids for pages that could
535                  * never merge.
536                  */
537                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
538                         return 0;
539
540                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
541
542                 return 1;
543         }
544         return 0;
545 }
546
547 /*
548  * Freeing function for a buddy system allocator.
549  *
550  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
551  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
552  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
553  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
554  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
555  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
556  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
557  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
558  * parts of the VM system.
559  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
560  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
561  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
562  * field.
563  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
564  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
565  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
566  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
567  * triggers coalescing into a block of larger size.
568  *
569  * -- nyc
570  */
571
572 static inline void __free_one_page(struct page *page,
573                 unsigned long pfn,
574                 struct zone *zone, unsigned int order,
575                 int migratetype)
576 {
577         unsigned long page_idx;
578         unsigned long combined_idx;
579         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
580         struct page *buddy;
581         int max_order = MAX_ORDER;
582
583         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
584         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
585
586         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
587         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
588                 /*
589                  * We restrict max order of merging to prevent merge
590                  * between freepages on isolate pageblock and normal
591                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
592                  * could cause incorrect freepage accounting.
593                  */
594                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
595         } else {
596                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
597         }
598
599         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
600
601         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
602         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
603
604         while (order < max_order - 1) {
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
606                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
607                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
608                         break;
609                 /*
610                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
611                  * merge with it and move up one order.
612                  */
613                 if (page_is_guard(buddy)) {
614                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
615                 } else {
616                         list_del(&buddy->lru);
617                         zone->free_area[order].nr_free--;
618                         rmv_page_order(buddy);
619                 }
620                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
621                 page = page + (combined_idx - page_idx);
622                 page_idx = combined_idx;
623                 order++;
624         }
625         set_page_order(page, order);
626
627         /*
628          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
629          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
630          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
631          * that is happening, add the free page to the tail of the list
632          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
633          * as a higher order page
634          */
635         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
636                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
637                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
638                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
639                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
640                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
641                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
642                         list_add_tail(&page->lru,
643                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
644                         goto out;
645                 }
646         }
647
648         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
649 out:
650         zone->free_area[order].nr_free++;
651 }
652
653 static inline int free_pages_check(struct page *page)
654 {
655         const char *bad_reason = NULL;
656         unsigned long bad_flags = 0;
657
658         if (unlikely(page_mapcount(page)))
659                 bad_reason = "nonzero mapcount";
660         if (unlikely(page->mapping != NULL))
661                 bad_reason = "non-NULL mapping";
662         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
663                 bad_reason = "nonzero _count";
664         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
665                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
666                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
667         }
668 #ifdef CONFIG_MEMCG
669         if (unlikely(page->mem_cgroup))
670                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
671 #endif
672         if (unlikely(bad_reason)) {
673                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
674                 return 1;
675         }
676         page_cpupid_reset_last(page);
677         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
678                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
679         return 0;
680 }
681
682 /*
683  * Frees a number of pages from the PCP lists
684  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
685  * count is the number of pages to free.
686  *
687  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
688  * see if this freeing clears that state.
689  *
690  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
691  * pinned" detection logic.
692  */
693 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
694                                         struct per_cpu_pages *pcp)
695 {
696         int migratetype = 0;
697         int batch_free = 0;
698         int to_free = count;
699         unsigned long nr_scanned;
700
701         spin_lock(&zone->lock);
702         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
703         if (nr_scanned)
704                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
705
706         while (to_free) {
707                 struct page *page;
708                 struct list_head *list;
709
710                 /*
711                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
712                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
713                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
714                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
715                  * lists
716                  */
717                 do {
718                         batch_free++;
719                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
720                                 migratetype = 0;
721                         list = &pcp->lists[migratetype];
722                 } while (list_empty(list));
723
724                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
725                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
726                         batch_free = to_free;
727
728                 do {
729                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
730
731                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
732                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
733                         list_del(&page->lru);
734                         mt = get_freepage_migratetype(page);
735                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
736                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
737
738                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
739                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
740                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
741                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
742         }
743         spin_unlock(&zone->lock);
744 }
745
746 static void free_one_page(struct zone *zone,
747                                 struct page *page, unsigned long pfn,
748                                 unsigned int order,
749                                 int migratetype)
750 {
751         unsigned long nr_scanned;
752         spin_lock(&zone->lock);
753         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
754         if (nr_scanned)
755                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
756
757         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
758                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
759                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
760         }
761         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
762         spin_unlock(&zone->lock);
763 }
764
765 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
766 {
767         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
768                 return 0;
769         if (unlikely(!PageTail(page))) {
770                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
771                 return 1;
772         }
773         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
774                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
775                 return 1;
776         }
777         return 0;
778 }
779
780 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
781 {
782         bool compound = PageCompound(page);
783         int i, bad = 0;
784
785         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
786         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
787
788         trace_mm_page_free(page, order);
789         kmemcheck_free_shadow(page, order);
790
791         if (PageAnon(page))
792                 page->mapping = NULL;
793         bad += free_pages_check(page);
794         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
795                 if (compound)
796                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
797                 bad += free_pages_check(page + i);
798         }
799         if (bad)
800                 return false;
801
802         reset_page_owner(page, order);
803
804         if (!PageHighMem(page)) {
805                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
806                                            PAGE_SIZE << order);
807                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
808                                            PAGE_SIZE << order);
809         }
810         arch_free_page(page, order);
811         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
812
813         return true;
814 }
815
816 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
817 {
818         unsigned long flags;
819         int migratetype;
820         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
821
822         if (!free_pages_prepare(page, order))
823                 return;
824
825         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
826         local_irq_save(flags);
827         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
828         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
829         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
830         local_irq_restore(flags);
831 }
832
833 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
834 {
835         unsigned int nr_pages = 1 << order;
836         struct page *p = page;
837         unsigned int loop;
838
839         prefetchw(p);
840         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
841                 prefetchw(p + 1);
842                 __ClearPageReserved(p);
843                 set_page_count(p, 0);
844         }
845         __ClearPageReserved(p);
846         set_page_count(p, 0);
847
848         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
849         set_page_refcounted(page);
850         __free_pages(page, order);
851 }
852
853 #ifdef CONFIG_CMA
854 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
855 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
856 {
857         unsigned i = pageblock_nr_pages;
858         struct page *p = page;
859
860         do {
861                 __ClearPageReserved(p);
862                 set_page_count(p, 0);
863         } while (++p, --i);
864
865         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
866
867         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
868                 i = pageblock_nr_pages;
869                 p = page;
870                 do {
871                         set_page_refcounted(p);
872                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
873                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
874                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
875         } else {
876                 set_page_refcounted(page);
877                 __free_pages(page, pageblock_order);
878         }
879
880         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
881 }
882 #endif
883
884 /*
885  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
886  * Please do not alter this order without good reasons and regression
887  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
888  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
889  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
890  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
891  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
892  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
893  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
894  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
895  *
896  * -- nyc
897  */
898 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
899         int low, int high, struct free_area *area,
900         int migratetype)
901 {
902         unsigned long size = 1 << high;
903
904         while (high > low) {
905                 area--;
906                 high--;
907                 size >>= 1;
908                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
909
910                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
911                         debug_guardpage_enabled() &&
912                         high < debug_guardpage_minorder()) {
913                         /*
914                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
915                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
916                          * Corresponding page table entries will not be touched,
917                          * pages will stay not present in virtual address space
918                          */
919                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
920                         continue;
921                 }
922                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
923                 area->nr_free++;
924                 set_page_order(&page[size], high);
925         }
926 }
927
928 /*
929  * This page is about to be returned from the page allocator
930  */
931 static inline int check_new_page(struct page *page)
932 {
933         const char *bad_reason = NULL;
934         unsigned long bad_flags = 0;
935
936         if (unlikely(page_mapcount(page)))
937                 bad_reason = "nonzero mapcount";
938         if (unlikely(page->mapping != NULL))
939                 bad_reason = "non-NULL mapping";
940         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
941                 bad_reason = "nonzero _count";
942         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
943                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
944                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
945         }
946 #ifdef CONFIG_MEMCG
947         if (unlikely(page->mem_cgroup))
948                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
949 #endif
950         if (unlikely(bad_reason)) {
951                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
952                 return 1;
953         }
954         return 0;
955 }
956
957 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
958                                                                 int alloc_flags)
959 {
960         int i;
961
962         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
963                 struct page *p = page + i;
964                 if (unlikely(check_new_page(p)))
965                         return 1;
966         }
967
968         set_page_private(page, 0);
969         set_page_refcounted(page);
970
971         arch_alloc_page(page, order);
972         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
973
974         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
975                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
976
977         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
978                 prep_compound_page(page, order);
979
980         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
981
982         /*
983          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
984          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
985          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
986          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
987          */
988         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
989
990         return 0;
991 }
992
993 /*
994  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
995  * the smallest available page from the freelists
996  */
997 static inline
998 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
999                                                 int migratetype)
1000 {
1001         unsigned int current_order;
1002         struct free_area *area;
1003         struct page *page;
1004
1005         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1006         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1007                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1008                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1009                         continue;
1010
1011                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1012                                                         struct page, lru);
1013                 list_del(&page->lru);
1014                 rmv_page_order(page);
1015                 area->nr_free--;
1016                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1017                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1018                 return page;
1019         }
1020
1021         return NULL;
1022 }
1023
1024
1025 /*
1026  * This array describes the order lists are fallen back to when
1027  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1028  */
1029 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1030         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1031         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1032 #ifdef CONFIG_CMA
1033         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1034         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1035 #else
1036         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1037 #endif
1038         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1039 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1040         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1041 #endif
1042 };
1043
1044 /*
1045  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1046  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1047  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1048  */
1049 int move_freepages(struct zone *zone,
1050                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1051                           int migratetype)
1052 {
1053         struct page *page;
1054         unsigned long order;
1055         int pages_moved = 0;
1056
1057 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1058         /*
1059          * page_zone is not safe to call in this context when
1060          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1061          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1062          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1063          * grouping pages by mobility
1064          */
1065         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1066 #endif
1067
1068         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1069                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1070                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1071
1072                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1073                         page++;
1074                         continue;
1075                 }
1076
1077                 if (!PageBuddy(page)) {
1078                         page++;
1079                         continue;
1080                 }
1081
1082                 order = page_order(page);
1083                 list_move(&page->lru,
1084                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1085                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1086                 page += 1 << order;
1087                 pages_moved += 1 << order;
1088         }
1089
1090         return pages_moved;
1091 }
1092
1093 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1094                                 int migratetype)
1095 {
1096         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1097         struct page *start_page, *end_page;
1098
1099         start_pfn = page_to_pfn(page);
1100         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1101         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1102         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1103         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1104
1105         /* Do not cross zone boundaries */
1106         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1107                 start_page = page;
1108         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1109                 return 0;
1110
1111         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1112 }
1113
1114 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1115                                         int start_order, int migratetype)
1116 {
1117         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1118
1119         while (nr_pageblocks--) {
1120                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1121                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1122         }
1123 }
1124
1125 /*
1126  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1127  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1128  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1129  *
1130  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1131  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1132  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1133  *
1134  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1135  * if it was unchanged).
1136  */
1137 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1138                                   int start_type, int fallback_type)
1139 {
1140         int current_order = page_order(page);
1141
1142         /*
1143          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1144          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1145          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1146          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1147          */
1148         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1149                 return fallback_type;
1150
1151         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1152         if (current_order >= pageblock_order) {
1153                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1154                 return start_type;
1155         }
1156
1157         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1158             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1159             page_group_by_mobility_disabled) {
1160                 int pages;
1161
1162                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1163
1164                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1165                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1166                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1167
1168                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1169                         return start_type;
1170                 }
1171
1172         }
1173
1174         return fallback_type;
1175 }
1176
1177 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1178 static inline struct page *
1179 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1180 {
1181         struct free_area *area;
1182         unsigned int current_order;
1183         struct page *page;
1184         int migratetype, new_type, i;
1185
1186         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1187         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1188                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1189                                 --current_order) {
1190                 for (i = 0;; i++) {
1191                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1192
1193                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1194                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1195                                 break;
1196
1197                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1198                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1199                                 continue;
1200
1201                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1202                                         struct page, lru);
1203                         area->nr_free--;
1204
1205                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1206                                                           start_migratetype,
1207                                                           migratetype);
1208
1209                         /* Remove the page from the freelists */
1210                         list_del(&page->lru);
1211                         rmv_page_order(page);
1212
1213                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1214                                new_type);
1215                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1216                          * migratetype depending on the decisions in
1217                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1218                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1219                          */
1220                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1221
1222                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1223                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1224
1225                         return page;
1226                 }
1227         }
1228
1229         return NULL;
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1234  * Call me with the zone->lock already held.
1235  */
1236 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1237                                                 int migratetype)
1238 {
1239         struct page *page;
1240
1241 retry_reserve:
1242         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1243
1244         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1245                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1246
1247                 /*
1248                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1249                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1250                  * and we want just one call site
1251                  */
1252                 if (!page) {
1253                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1254                         goto retry_reserve;
1255                 }
1256         }
1257
1258         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1259         return page;
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1264  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1265  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1266  */
1267 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1268                         unsigned long count, struct list_head *list,
1269                         int migratetype, bool cold)
1270 {
1271         int i;
1272
1273         spin_lock(&zone->lock);
1274         for (i = 0; i < count; ++i) {
1275                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1276                 if (unlikely(page == NULL))
1277                         break;
1278
1279                 /*
1280                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1281                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1282                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1283                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1284                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1285                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1286                  * properly.
1287                  */
1288                 if (likely(!cold))
1289                         list_add(&page->lru, list);
1290                 else
1291                         list_add_tail(&page->lru, list);
1292                 list = &page->lru;
1293                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1294                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1295                                               -(1 << order));
1296         }
1297         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1298         spin_unlock(&zone->lock);
1299         return i;
1300 }
1301
1302 #ifdef CONFIG_NUMA
1303 /*
1304  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1305  * currently executing processor on remote nodes after they have
1306  * expired.
1307  *
1308  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1309  * a single processor.
1310  */
1311 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1312 {
1313         unsigned long flags;
1314         int to_drain, batch;
1315
1316         local_irq_save(flags);
1317         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1318         to_drain = min(pcp->count, batch);
1319         if (to_drain > 0) {
1320                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1321                 pcp->count -= to_drain;
1322         }
1323         local_irq_restore(flags);
1324 }
1325 #endif
1326
1327 /*
1328  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1329  *
1330  * The processor must either be the current processor and the
1331  * thread pinned to the current processor or a processor that
1332  * is not online.
1333  */
1334 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1335 {
1336         unsigned long flags;
1337         struct per_cpu_pageset *pset;
1338         struct per_cpu_pages *pcp;
1339
1340         local_irq_save(flags);
1341         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1342
1343         pcp = &pset->pcp;
1344         if (pcp->count) {
1345                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1346                 pcp->count = 0;
1347         }
1348         local_irq_restore(flags);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1353  *
1354  * The processor must either be the current processor and the
1355  * thread pinned to the current processor or a processor that
1356  * is not online.
1357  */
1358 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1359 {
1360         struct zone *zone;
1361
1362         for_each_populated_zone(zone) {
1363                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1364         }
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1369  *
1370  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1371  * the single zone's pages.
1372  */
1373 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1374 {
1375         int cpu = smp_processor_id();
1376
1377         if (zone)
1378                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1379         else
1380                 drain_pages(cpu);
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1385  *
1386  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1387  *
1388  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1389  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1390  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1391  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1392  * before the call to on_each_cpu_mask().
1393  */
1394 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         /*
1399          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1400          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1401          */
1402         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1403
1404         /*
1405          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1406          * as offline notification will cause the notified
1407          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1408          * disables preemption as part of its processing
1409          */
1410         for_each_online_cpu(cpu) {
1411                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1412                 struct zone *z;
1413                 bool has_pcps = false;
1414
1415                 if (zone) {
1416                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1417                         if (pcp->pcp.count)
1418                                 has_pcps = true;
1419                 } else {
1420                         for_each_populated_zone(z) {
1421                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1422                                 if (pcp->pcp.count) {
1423                                         has_pcps = true;
1424                                         break;
1425                                 }
1426                         }
1427                 }
1428
1429                 if (has_pcps)
1430                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1431                 else
1432                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1433         }
1434         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1435                                                                 zone, 1);
1436 }
1437
1438 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1439
1440 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1441 {
1442         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1443         unsigned long flags;
1444         unsigned int order, t;
1445         struct list_head *curr;
1446
1447         if (zone_is_empty(zone))
1448                 return;
1449
1450         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1451
1452         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1453         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1454                 if (pfn_valid(pfn)) {
1455                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1456
1457                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1458                                 swsusp_unset_page_free(page);
1459                 }
1460
1461         for_each_migratetype_order(order, t) {
1462                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1463                         unsigned long i;
1464
1465                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1466                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1467                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1468                 }
1469         }
1470         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1471 }
1472 #endif /* CONFIG_PM */
1473
1474 /*
1475  * Free a 0-order page
1476  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1477  */
1478 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1479 {
1480         struct zone *zone = page_zone(page);
1481         struct per_cpu_pages *pcp;
1482         unsigned long flags;
1483         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1484         int migratetype;
1485
1486         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1487                 return;
1488
1489         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1490         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1491         local_irq_save(flags);
1492         __count_vm_event(PGFREE);
1493
1494         /*
1495          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1496          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1497          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1498          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1499          * excessively into the page allocator
1500          */
1501         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1502                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1503                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1504                         goto out;
1505                 }
1506                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1507         }
1508
1509         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1510         if (!cold)
1511                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1512         else
1513                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1514         pcp->count++;
1515         if (pcp->count >= pcp->high) {
1516                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1517                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1518                 pcp->count -= batch;
1519         }
1520
1521 out:
1522         local_irq_restore(flags);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Free a list of 0-order pages
1527  */
1528 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1529 {
1530         struct page *page, *next;
1531
1532         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1533                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1534                 free_hot_cold_page(page, cold);
1535         }
1536 }
1537
1538 /*
1539  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1540  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1541  * Each sub-page must be freed individually.
1542  *
1543  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1544  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1545  */
1546 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1547 {
1548         int i;
1549
1550         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1551         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1552
1553 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1554         /*
1555          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1556          * otherwise free the whole shadow.
1557          */
1558         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1559                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1560 #endif
1561
1562         set_page_owner(page, 0, 0);
1563         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1564                 set_page_refcounted(page + i);
1565                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1566         }
1567 }
1568 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1569
1570 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1571 {
1572         unsigned long watermark;
1573         struct zone *zone;
1574         int mt;
1575
1576         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1577
1578         zone = page_zone(page);
1579         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1580
1581         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1582                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1583                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1584                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1585                         return 0;
1586
1587                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1588         }
1589
1590         /* Remove page from free list */
1591         list_del(&page->lru);
1592         zone->free_area[order].nr_free--;
1593         rmv_page_order(page);
1594
1595         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1596         if (order >= pageblock_order - 1) {
1597                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1598                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1599                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1600                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1601                                 set_pageblock_migratetype(page,
1602                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1603                 }
1604         }
1605
1606         set_page_owner(page, order, 0);
1607         return 1UL << order;
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1612  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1613  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1614  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1615  * are enabled.
1616  *
1617  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1618  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1619  */
1620 int split_free_page(struct page *page)
1621 {
1622         unsigned int order;
1623         int nr_pages;
1624
1625         order = page_order(page);
1626
1627         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1628         if (!nr_pages)
1629                 return 0;
1630
1631         /* Split into individual pages */
1632         set_page_refcounted(page);
1633         split_page(page, order);
1634         return nr_pages;
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1639  */
1640 static inline
1641 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1642                         struct zone *zone, unsigned int order,
1643                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1644 {
1645         unsigned long flags;
1646         struct page *page;
1647         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1648
1649         if (likely(order == 0)) {
1650                 struct per_cpu_pages *pcp;
1651                 struct list_head *list;
1652
1653                 local_irq_save(flags);
1654                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1655                 list = &pcp->lists[migratetype];
1656                 if (list_empty(list)) {
1657                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1658                                         pcp->batch, list,
1659                                         migratetype, cold);
1660                         if (unlikely(list_empty(list)))
1661                                 goto failed;
1662                 }
1663
1664                 if (cold)
1665                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1666                 else
1667                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1668
1669                 list_del(&page->lru);
1670                 pcp->count--;
1671         } else {
1672                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1673                         /*
1674                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1675                          *
1676                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1677                          * properly detect and handle allocation failures.
1678                          *
1679                          * We most definitely don't want callers attempting to
1680                          * allocate greater than order-1 page units with
1681                          * __GFP_NOFAIL.
1682                          */
1683                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1684                 }
1685                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1686                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1687                 spin_unlock(&zone->lock);
1688                 if (!page)
1689                         goto failed;
1690                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1691                                           get_freepage_migratetype(page));
1692         }
1693
1694         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1695         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1696             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1697                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1698
1699         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1700         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1701         local_irq_restore(flags);
1702
1703         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1704         return page;
1705
1706 failed:
1707         local_irq_restore(flags);
1708         return NULL;
1709 }
1710
1711 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1712
1713 static struct {
1714         struct fault_attr attr;
1715
1716         u32 ignore_gfp_highmem;
1717         u32 ignore_gfp_wait;
1718         u32 min_order;
1719 } fail_page_alloc = {
1720         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1721         .ignore_gfp_wait = 1,
1722         .ignore_gfp_highmem = 1,
1723         .min_order = 1,
1724 };
1725
1726 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1727 {
1728         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1729 }
1730 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1731
1732 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1733 {
1734         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1735                 return false;
1736         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1737                 return false;
1738         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1739                 return false;
1740         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1741                 return false;
1742
1743         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1744 }
1745
1746 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1747
1748 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1749 {
1750         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1751         struct dentry *dir;
1752
1753         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1754                                         &fail_page_alloc.attr);
1755         if (IS_ERR(dir))
1756                 return PTR_ERR(dir);
1757
1758         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1759                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1760                 goto fail;
1761         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1762                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1763                 goto fail;
1764         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1765                                 &fail_page_alloc.min_order))
1766                 goto fail;
1767
1768         return 0;
1769 fail:
1770         debugfs_remove_recursive(dir);
1771
1772         return -ENOMEM;
1773 }
1774
1775 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1776
1777 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1778
1779 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1780
1781 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1782 {
1783         return false;
1784 }
1785
1786 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1787
1788 /*
1789  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1790  * of the allocation.
1791  */
1792 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1793                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1794                         long free_pages)
1795 {
1796         /* free_pages may go negative - that's OK */
1797         long min = mark;
1798         int o;
1799         long free_cma = 0;
1800
1801         free_pages -= (1 << order) - 1;
1802         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1803                 min -= min / 2;
1804         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1805                 min -= min / 4;
1806 #ifdef CONFIG_CMA
1807         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1808         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1809                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1810 #endif
1811
1812         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1813                 return false;
1814         for (o = 0; o < order; o++) {
1815                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1816                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1817
1818                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1819                 min >>= 1;
1820
1821                 if (free_pages <= min)
1822                         return false;
1823         }
1824         return true;
1825 }
1826
1827 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1828                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1829 {
1830         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1831                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1832 }
1833
1834 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1835                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1836 {
1837         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1838
1839         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1840                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1841
1842         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1843                                                                 free_pages);
1844 }
1845
1846 #ifdef CONFIG_NUMA
1847 /*
1848  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1849  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1850  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1851  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1852  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1853  *
1854  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1855  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1856  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1857  *
1858  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1859  * nothing and returns NULL.
1860  *
1861  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1862  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1863  *
1864  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1865  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1866  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1867  * quickly as we can.
1868  */
1869 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1870 {
1871         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1872         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1873
1874         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1875         if (!zlc)
1876                 return NULL;
1877
1878         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1879                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1880                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1881         }
1882
1883         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1884                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1885                                         &node_states[N_MEMORY];
1886         return allowednodes;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1891  * if it is worth looking at further for free memory:
1892  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1893  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1894  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1895  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1896  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1897  * else return false (zero) if it is not.
1898  *
1899  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1900  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1901  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1902  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1903  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1904  * into the second scan of the zonelist.
1905  *
1906  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1907  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1908  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1909  * unturned looking for a free page.
1910  */
1911 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1912                                                 nodemask_t *allowednodes)
1913 {
1914         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1915         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1916         int n;                          /* node that zone *z is on */
1917
1918         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1919         if (!zlc)
1920                 return 1;
1921
1922         i = z - zonelist->_zonerefs;
1923         n = zlc->z_to_n[i];
1924
1925         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1926         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1931  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1932  * from that zone don't waste time re-examining it.
1933  */
1934 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1935 {
1936         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1937         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1938
1939         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1940         if (!zlc)
1941                 return;
1942
1943         i = z - zonelist->_zonerefs;
1944
1945         set_bit(i, zlc->fullzones);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1950  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1951  */
1952 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1953 {
1954         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1955
1956         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1957         if (!zlc)
1958                 return;
1959
1960         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1961 }
1962
1963 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1964 {
1965         return local_zone->node == zone->node;
1966 }
1967
1968 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1969 {
1970         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1971                                 RECLAIM_DISTANCE;
1972 }
1973
1974 #else   /* CONFIG_NUMA */
1975
1976 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1977 {
1978         return NULL;
1979 }
1980
1981 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1982                                 nodemask_t *allowednodes)
1983 {
1984         return 1;
1985 }
1986
1987 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1988 {
1989 }
1990
1991 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1992 {
1993 }
1994
1995 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1996 {
1997         return true;
1998 }
1999
2000 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2001 {
2002         return true;
2003 }
2004
2005 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2006
2007 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2008 {
2009         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2010
2011         do {
2012                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2013                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2014                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2015                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2016         } while (zone++ != preferred_zone);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2021  * a page.
2022  */
2023 static struct page *
2024 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2025                                                 const struct alloc_context *ac)
2026 {
2027         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2028         struct zoneref *z;
2029         struct page *page = NULL;
2030         struct zone *zone;
2031         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2032         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2033         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2034         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2035                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2036         int nr_fair_skipped = 0;
2037         bool zonelist_rescan;
2038
2039 zonelist_scan:
2040         zonelist_rescan = false;
2041
2042         /*
2043          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2044          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2045          */
2046         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2047                                                                 ac->nodemask) {
2048                 unsigned long mark;
2049
2050                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2051                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2052                                 continue;
2053                 if (cpusets_enabled() &&
2054                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2055                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2056                                 continue;
2057                 /*
2058                  * Distribute pages in proportion to the individual
2059                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2060                  * page was allocated in should have no effect on the
2061                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2062                  */
2063                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2064                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2065                                 break;
2066                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2067                                 nr_fair_skipped++;
2068                                 continue;
2069                         }
2070                 }
2071                 /*
2072                  * When allocating a page cache page for writing, we
2073                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2074                  * limit, such that no single zone holds more than its
2075                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2076                  * The dirty limits take into account the zone's
2077                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2078                  * should be able to balance it without having to
2079                  * write pages from its LRU list.
2080                  *
2081                  * This may look like it could increase pressure on
2082                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2083                  * before they are full.  But the pages that do spill
2084                  * over are limited as the lower zones are protected
2085                  * by this very same mechanism.  It should not become
2086                  * a practical burden to them.
2087                  *
2088                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2089                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2090                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2091                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2092                  * zones are together not big enough to reach the
2093                  * global limit.  The proper fix for these situations
2094                  * will require awareness of zones in the
2095                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2096                  */
2097                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2098                         continue;
2099
2100                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2101                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2102                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2103                         int ret;
2104
2105                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2106                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2107                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2108                                 goto try_this_zone;
2109
2110                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2111                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2112                                 /*
2113                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2114                                  * and before considering the first zone allowed
2115                                  * by the cpuset.
2116                                  */
2117                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2118                                 zlc_active = 1;
2119                                 did_zlc_setup = 1;
2120                         }
2121
2122                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2123                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2124                                 goto this_zone_full;
2125
2126                         /*
2127                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2128                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2129                          */
2130                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2131                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2132                                 continue;
2133
2134                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2135                         switch (ret) {
2136                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2137                                 /* did not scan */
2138                                 continue;
2139                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2140                                 /* scanned but unreclaimable */
2141                                 continue;
2142                         default:
2143                                 /* did we reclaim enough */
2144                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2145                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2146                                         goto try_this_zone;
2147
2148                                 /*
2149                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2150                                  * Only mark the zone full if checking the min
2151                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2152                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2153                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2154                                  * when the watermark is between the low and
2155                                  * min watermarks.
2156                                  */
2157                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2158                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2159                                         goto this_zone_full;
2160
2161                                 continue;
2162                         }
2163                 }
2164
2165 try_this_zone:
2166                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2167                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2168                 if (page) {
2169                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2170                                 goto try_this_zone;
2171                         return page;
2172                 }
2173 this_zone_full:
2174                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2175                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2176         }
2177
2178         /*
2179          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2180          * local node.  However, the local node might have free pages left
2181          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2182          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2183          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2184          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2185          */
2186         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2187                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2188                 if (nr_fair_skipped) {
2189                         zonelist_rescan = true;
2190                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2191                 }
2192                 if (nr_online_nodes > 1)
2193                         zonelist_rescan = true;
2194         }
2195
2196         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2197                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2198                 zlc_active = 0;
2199                 zonelist_rescan = true;
2200         }
2201
2202         if (zonelist_rescan)
2203                 goto zonelist_scan;
2204
2205         return NULL;
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2210  * meminfo in irq context.
2211  */
2212 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2213 {
2214         bool ret = false;
2215
2216 #if NODES_SHIFT > 8
2217         ret = in_interrupt();
2218 #endif
2219         return ret;
2220 }
2221
2222 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2223                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2224                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2225
2226 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2227 {
2228         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2229
2230         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2231             debug_guardpage_minorder() > 0)
2232                 return;
2233
2234         /*
2235          * This documents exceptions given to allocations in certain
2236          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2237          * of allowed nodes.
2238          */
2239         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2240                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2241                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2242                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2243         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2244                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2245
2246         if (fmt) {
2247                 struct va_format vaf;
2248                 va_list args;
2249
2250                 va_start(args, fmt);
2251
2252                 vaf.fmt = fmt;
2253                 vaf.va = &args;
2254
2255                 pr_warn("%pV", &vaf);
2256
2257                 va_end(args);
2258         }
2259
2260         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2261                 current->comm, order, gfp_mask);
2262
2263         dump_stack();
2264         if (!should_suppress_show_mem())
2265                 show_mem(filter);
2266 }
2267
2268 static inline int
2269 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2270                                 unsigned long did_some_progress,
2271                                 unsigned long pages_reclaimed)
2272 {
2273         /* Do not loop if specifically requested */
2274         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2275                 return 0;
2276
2277         /* Always retry if specifically requested */
2278         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2279                 return 1;
2280
2281         /*
2282          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2283          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2284          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2285          */
2286         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2287                 return 0;
2288
2289         /*
2290          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2291          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2292          * implementations.
2293          */
2294         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2295                 return 1;
2296
2297         /*
2298          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2299          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2300          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2301          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2302          * allocation still fails, we stop retrying.
2303          */
2304         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2305                 return 1;
2306
2307         return 0;
2308 }
2309
2310 static inline struct page *
2311 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2312         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2313 {
2314         struct page *page;
2315
2316         *did_some_progress = 0;
2317
2318         /*
2319          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2320          * fails, somebody else is making progress for us.
2321          */
2322         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2323                 *did_some_progress = 1;
2324                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2325                 return NULL;
2326         }
2327
2328         /*
2329          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2330          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2331          * we're still under heavy pressure.
2332          */
2333         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2334                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2335         if (page)
2336                 goto out;
2337
2338         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2339                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2340                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2341                         goto out;
2342                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2343                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2344                         goto out;
2345                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2346                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2347                         goto out;
2348                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2349                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
2350                         goto out;
2351                 /*
2352                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2353                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2354                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2355                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2356                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2357                  */
2358                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2359                         goto out;
2360         }
2361         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2362         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false))
2363                 *did_some_progress = 1;
2364 out:
2365         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2366         return page;
2367 }
2368
2369 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2370 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2371 static struct page *
2372 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2373                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2374                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2375                 bool *deferred_compaction)
2376 {
2377         unsigned long compact_result;
2378         struct page *page;
2379
2380         if (!order)
2381                 return NULL;
2382
2383         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2384         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2385                                                 mode, contended_compaction);
2386         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2387
2388         switch (compact_result) {
2389         case COMPACT_DEFERRED:
2390                 *deferred_compaction = true;
2391                 /* fall-through */
2392         case COMPACT_SKIPPED:
2393                 return NULL;
2394         default:
2395                 break;
2396         }
2397
2398         /*
2399          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2400          * count a compaction stall
2401          */
2402         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2403
2404         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2405                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2406
2407         if (page) {
2408                 struct zone *zone = page_zone(page);
2409
2410                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2411                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2412                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2413                 return page;
2414         }
2415
2416         /*
2417          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2418          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2419          */
2420         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2421
2422         cond_resched();
2423
2424         return NULL;
2425 }
2426 #else
2427 static inline struct page *
2428 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2429                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2430                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2431                 bool *deferred_compaction)
2432 {
2433         return NULL;
2434 }
2435 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2436
2437 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2438 static int
2439 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2440                                         const struct alloc_context *ac)
2441 {
2442         struct reclaim_state reclaim_state;
2443         int progress;
2444
2445         cond_resched();
2446
2447         /* We now go into synchronous reclaim */
2448         cpuset_memory_pressure_bump();
2449         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2450         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2451         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2452         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2453
2454         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2455                                                                 ac->nodemask);
2456
2457         current->reclaim_state = NULL;
2458         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2459         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2460
2461         cond_resched();
2462
2463         return progress;
2464 }
2465
2466 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2467 static inline struct page *
2468 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2469                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2470                 unsigned long *did_some_progress)
2471 {
2472         struct page *page = NULL;
2473         bool drained = false;
2474
2475         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2476         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2477                 return NULL;
2478
2479         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2480         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2481                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2482
2483 retry:
2484         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2485                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2486
2487         /*
2488          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2489          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2490          */
2491         if (!page && !drained) {
2492                 drain_all_pages(NULL);
2493                 drained = true;
2494                 goto retry;
2495         }
2496
2497         return page;
2498 }
2499
2500 /*
2501  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2502  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2503  */
2504 static inline struct page *
2505 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2506                                 const struct alloc_context *ac)
2507 {
2508         struct page *page;
2509
2510         do {
2511                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2512                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2513
2514                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2515                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2516                                                                         HZ/50);
2517         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2518
2519         return page;
2520 }
2521
2522 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2523 {
2524         struct zoneref *z;
2525         struct zone *zone;
2526
2527         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2528                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2529                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2530 }
2531
2532 static inline int
2533 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2534 {
2535         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2536         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2537
2538         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2539         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2540
2541         /*
2542          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2543          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2544          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2545          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2546          */
2547         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2548
2549         if (atomic) {
2550                 /*
2551                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2552                  * if it can't schedule.
2553                  */
2554                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2555                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2556                 /*
2557                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2558                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2559                  */
2560                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2561         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2562                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2563
2564         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2565                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2566                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2567                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2568                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2569                 else if (!in_interrupt() &&
2570                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2571                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2572                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2573         }
2574 #ifdef CONFIG_CMA
2575         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2576                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2577 #endif
2578         return alloc_flags;
2579 }
2580
2581 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2582 {
2583         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2584 }
2585
2586 static inline struct page *
2587 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2588                                                 struct alloc_context *ac)
2589 {
2590         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2591         struct page *page = NULL;
2592         int alloc_flags;
2593         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2594         unsigned long did_some_progress;
2595         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2596         bool deferred_compaction = false;
2597         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2598
2599         /*
2600          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2601          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2602          * be using allocators in order of preference for an area that is
2603          * too large.
2604          */
2605         if (order >= MAX_ORDER) {
2606                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2607                 return NULL;
2608         }
2609
2610         /*
2611          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2612          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2613          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2614          * using a larger set of nodes after it has established that the
2615          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2616          * over allocated.
2617          */
2618         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2619             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2620                 goto nopage;
2621
2622 retry:
2623         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2624                 wake_all_kswapds(order, ac);
2625
2626         /*
2627          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2628          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2629          * to how we want to proceed.
2630          */
2631         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2632
2633         /*
2634          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2635          * cpusets.
2636          */
2637         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2638                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2639                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2640                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2641                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2642         }
2643
2644         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2645         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2646                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2647         if (page)
2648                 goto got_pg;
2649
2650         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2651         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2652                 /*
2653                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2654                  * the allocation is high priority and these type of
2655                  * allocations are system rather than user orientated
2656                  */
2657                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2658
2659                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2660
2661                 if (page) {
2662                         goto got_pg;
2663                 }
2664         }
2665
2666         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2667         if (!wait) {
2668                 /*
2669                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2670                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2671                  * type of allocation to fail.
2672                  */
2673                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2674                 goto nopage;
2675         }
2676
2677         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2678         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2679                 goto nopage;
2680
2681         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2682         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2683                 goto nopage;
2684
2685         /*
2686          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2687          * attempts after direct reclaim are synchronous
2688          */
2689         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2690                                         migration_mode,
2691                                         &contended_compaction,
2692                                         &deferred_compaction);
2693         if (page)
2694                 goto got_pg;
2695
2696         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2697         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2698                 /*
2699                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2700                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2701                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2702                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2703                  * instead of entering direct reclaim.
2704                  */
2705                 if (deferred_compaction)
2706                         goto nopage;
2707
2708                 /*
2709                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2710                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2711                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2712                  * so we fallback to base pages instead.
2713                  */
2714                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2715                         goto nopage;
2716
2717                 /*
2718                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2719                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2720                  * khugepaged trying to collapse.
2721                  */
2722                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2723                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2724                         goto nopage;
2725         }
2726
2727         /*
2728          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2729          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2730          * khugepaged trying to collapse.
2731          */
2732         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2733                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2734                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2735
2736         /* Try direct reclaim and then allocating */
2737         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2738                                                         &did_some_progress);
2739         if (page)
2740                 goto got_pg;
2741
2742         /* Check if we should retry the allocation */
2743         pages_reclaimed += did_some_progress;
2744         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2745                                                 pages_reclaimed)) {
2746                 /*
2747                  * If we fail to make progress by freeing individual
2748                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2749                  * start OOM killing tasks.
2750                  */
2751                 if (!did_some_progress) {
2752                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2753                                                         &did_some_progress);
2754                         if (page)
2755                                 goto got_pg;
2756                         if (!did_some_progress)
2757                                 goto nopage;
2758                 }
2759                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2760                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2761                 goto retry;
2762         } else {
2763                 /*
2764                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2765                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2766                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2767                  */
2768                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2769                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2770                                         &contended_compaction,
2771                                         &deferred_compaction);
2772                 if (page)
2773                         goto got_pg;
2774         }
2775
2776 nopage:
2777         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2778 got_pg:
2779         return page;
2780 }
2781
2782 /*
2783  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2784  */
2785 struct page *
2786 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2787                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2788 {
2789         struct zoneref *preferred_zoneref;
2790         struct page *page = NULL;
2791         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2792         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2793         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2794         struct alloc_context ac = {
2795                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2796                 .nodemask = nodemask,
2797                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2798         };
2799
2800         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2801
2802         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2803
2804         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2805
2806         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2807                 return NULL;
2808
2809         /*
2810          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2811          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2812          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2813          */
2814         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2815                 return NULL;
2816
2817         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2818                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2819
2820 retry_cpuset:
2821         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2822
2823         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2824         ac.zonelist = zonelist;
2825         /* The preferred zone is used for statistics later */
2826         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2827                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2828                                 &ac.preferred_zone);
2829         if (!ac.preferred_zone)
2830                 goto out;
2831         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2832
2833         /* First allocation attempt */
2834         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2835         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2836         if (unlikely(!page)) {
2837                 /*
2838                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2839                  * can deadlock because I/O on the device might not
2840                  * complete.
2841                  */
2842                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2843
2844                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2845         }
2846
2847         if (kmemcheck_enabled && page)
2848                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2849
2850         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2851
2852 out:
2853         /*
2854          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2855          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2856          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2857          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2858          */
2859         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2860                 goto retry_cpuset;
2861
2862         return page;
2863 }
2864 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2865
2866 /*
2867  * Common helper functions.
2868  */
2869 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2870 {
2871         struct page *page;
2872
2873         /*
2874          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2875          * a highmem page
2876          */
2877         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2878
2879         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2880         if (!page)
2881                 return 0;
2882         return (unsigned long) page_address(page);
2883 }
2884 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2885
2886 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2887 {
2888         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2891
2892 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2893 {
2894         if (put_page_testzero(page)) {
2895                 if (order == 0)
2896                         free_hot_cold_page(page, false);
2897                 else
2898                         __free_pages_ok(page, order);
2899         }
2900 }
2901
2902 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2903
2904 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2905 {
2906         if (addr != 0) {
2907                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2908                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2909         }
2910 }
2911
2912 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2913
2914 /*
2915  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2916  * of the current memory cgroup.
2917  *
2918  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2919  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2920  */
2921 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2922 {
2923         struct page *page;
2924         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2925
2926         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2927                 return NULL;
2928         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2929         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2930         return page;
2931 }
2932
2933 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2934 {
2935         struct page *page;
2936         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2937
2938         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2939                 return NULL;
2940         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2941         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2942         return page;
2943 }
2944
2945 /*
2946  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2947  * alloc_kmem_pages.
2948  */
2949 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2950 {
2951         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2952         __free_pages(page, order);
2953 }
2954
2955 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2956 {
2957         if (addr != 0) {
2958                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2959                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2960         }
2961 }
2962
2963 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2964 {
2965         if (addr) {
2966                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2967                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2968
2969                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2970                 while (used < alloc_end) {
2971                         free_page(used);
2972                         used += PAGE_SIZE;
2973                 }
2974         }
2975         return (void *)addr;
2976 }
2977
2978 /**
2979  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2980  * @size: the number of bytes to allocate
2981  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2982  *
2983  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2984  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2985  * allocate memory in power-of-two pages.
2986  *
2987  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2988  *
2989  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2990  */
2991 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2992 {
2993         unsigned int order = get_order(size);
2994         unsigned long addr;
2995
2996         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2997         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2998 }
2999 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3000
3001 /**
3002  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3003  *                         pages on a node.
3004  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3005  * @size: the number of bytes to allocate
3006  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3007  *
3008  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3009  * back.
3010  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3011  * but is not exact.
3012  */
3013 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3014 {
3015         unsigned order = get_order(size);
3016         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3017         if (!p)
3018                 return NULL;
3019         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3020 }
3021
3022 /**
3023  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3024  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3025  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3026  *
3027  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3028  */
3029 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3030 {
3031         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3032         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3033
3034         while (addr < end) {
3035                 free_page(addr);
3036                 addr += PAGE_SIZE;
3037         }
3038 }
3039 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3040
3041 /**
3042  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3043  * @offset: The zone index of the highest zone
3044  *
3045  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3046  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3047  * zone, the number of pages is calculated as:
3048  *     managed_pages - high_pages
3049  */
3050 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3051 {
3052         struct zoneref *z;
3053         struct zone *zone;
3054
3055         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3056         unsigned long sum = 0;
3057
3058         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3059
3060         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3061                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3062                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3063                 if (size > high)
3064                         sum += size - high;
3065         }
3066
3067         return sum;
3068 }
3069
3070 /**
3071  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3072  *
3073  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3074  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3075  */
3076 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3077 {
3078         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3079 }
3080 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3081
3082 /**
3083  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3084  *
3085  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3086  * high watermark within all zones.
3087  */
3088 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3089 {
3090         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3091 }
3092
3093 static inline void show_node(struct zone *zone)
3094 {
3095         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3096                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3097 }
3098
3099 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3100 {
3101         val->totalram = totalram_pages;
3102         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3103         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3104         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3105         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3106         val->freehigh = nr_free_highpages();
3107         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3108 }
3109
3110 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3111
3112 #ifdef CONFIG_NUMA
3113 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3114 {
3115         int zone_type;          /* needs to be signed */
3116         unsigned long managed_pages = 0;
3117         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3118
3119         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3120                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3121         val->totalram = managed_pages;
3122         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3123         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3124 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3125         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3126         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3127                         NR_FREE_PAGES);
3128 #else
3129         val->totalhigh = 0;
3130         val->freehigh = 0;
3131 #endif
3132         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3133 }
3134 #endif
3135
3136 /*
3137  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3138  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3139  */
3140 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3141 {
3142         bool ret = false;
3143         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3144
3145         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3146                 goto out;
3147
3148         do {
3149                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3150                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3151         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3152 out:
3153         return ret;
3154 }
3155
3156 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3157
3158 static void show_migration_types(unsigned char type)
3159 {
3160         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3161                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3162                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3163                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3164                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3165 #ifdef CONFIG_CMA
3166                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3167 #endif
3168 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3169                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3170 #endif
3171         };
3172         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3173         char *p = tmp;
3174         int i;
3175
3176         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3177                 if (type & (1 << i))
3178                         *p++ = types[i];
3179         }
3180
3181         *p = '\0';
3182         printk("(%s) ", tmp);
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3187  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3188  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3189  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3190  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3191  */
3192 void show_free_areas(unsigned int filter)
3193 {
3194         int cpu;
3195         struct zone *zone;
3196
3197         for_each_populated_zone(zone) {
3198                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3199                         continue;
3200                 show_node(zone);
3201                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3202
3203                 for_each_online_cpu(cpu) {
3204                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3205
3206                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3207
3208                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3209                                cpu, pageset->pcp.high,
3210                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3211                 }
3212         }
3213
3214         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3215                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3216                 " unevictable:%lu"
3217                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3218                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3219                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3220                 " free_cma:%lu\n",
3221                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3222                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3223                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3224                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3225                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3226                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3227                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3228                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3229                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3230                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3231                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3232                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3233                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3234                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3235                 global_page_state(NR_SHMEM),
3236                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3237                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3238                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3239
3240         for_each_populated_zone(zone) {
3241                 int i;
3242
3243                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3244                         continue;
3245                 show_node(zone);
3246                 printk("%s"
3247                         " free:%lukB"
3248                         " min:%lukB"
3249                         " low:%lukB"
3250                         " high:%lukB"
3251                         " active_anon:%lukB"
3252                         " inactive_anon:%lukB"
3253                         " active_file:%lukB"
3254                         " inactive_file:%lukB"
3255                         " unevictable:%lukB"
3256                         " isolated(anon):%lukB"
3257                         " isolated(file):%lukB"
3258                         " present:%lukB"
3259                         " managed:%lukB"
3260                         " mlocked:%lukB"
3261                         " dirty:%lukB"
3262                         " writeback:%lukB"
3263                         " mapped:%lukB"
3264                         " shmem:%lukB"
3265                         " slab_reclaimable:%lukB"
3266                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3267                         " kernel_stack:%lukB"
3268                         " pagetables:%lukB"
3269                         " unstable:%lukB"
3270                         " bounce:%lukB"
3271                         " free_cma:%lukB"
3272                         " writeback_tmp:%lukB"
3273                         " pages_scanned:%lu"
3274                         " all_unreclaimable? %s"
3275                         "\n",
3276                         zone->name,
3277                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3278                         K(min_wmark_pages(zone)),
3279                         K(low_wmark_pages(zone)),
3280                         K(high_wmark_pages(zone)),
3281                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3282                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3283                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3288                         K(zone->present_pages),
3289                         K(zone->managed_pages),
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3291                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3297                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3298                                 THREAD_SIZE / 1024,
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3300                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3301                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3305                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3306                         );
3307                 printk("lowmem_reserve[]:");
3308                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3309                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3310                 printk("\n");
3311         }
3312
3313         for_each_populated_zone(zone) {
3314                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3315                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3316
3317                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3318                         continue;
3319                 show_node(zone);
3320                 printk("%s: ", zone->name);
3321
3322                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3323                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3324                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3325                         int type;
3326
3327                         nr[order] = area->nr_free;
3328                         total += nr[order] << order;
3329
3330                         types[order] = 0;
3331                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3332                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3333                                         types[order] |= 1 << type;
3334                         }
3335                 }
3336                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3337                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3338                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3339                         if (nr[order])
3340                                 show_migration_types(types[order]);
3341                 }
3342                 printk("= %lukB\n", K(total));
3343         }
3344
3345         hugetlb_show_meminfo();
3346
3347         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3348
3349         show_swap_cache_info();
3350 }
3351
3352 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3353 {
3354         zoneref->zone = zone;
3355         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * Builds allocation fallback zone lists.
3360  *
3361  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3362  */
3363 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3364                                 int nr_zones)
3365 {
3366         struct zone *zone;
3367         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3368
3369         do {
3370                 zone_type--;
3371                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3372                 if (populated_zone(zone)) {
3373                         zoneref_set_zone(zone,
3374                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3375                         check_highest_zone(zone_type);
3376                 }
3377         } while (zone_type);
3378
3379         return nr_zones;
3380 }
3381
3382
3383 /*
3384  *  zonelist_order:
3385  *  0 = automatic detection of better ordering.
3386  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3387  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3388  *
3389  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3390  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3391  */
3392 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3393 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3394 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3395
3396 /* zonelist order in the kernel.
3397  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3398  */
3399 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3400 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3401
3402
3403 #ifdef CONFIG_NUMA
3404 /* The value user specified ....changed by config */
3405 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3406 /* string for sysctl */
3407 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3408 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3409
3410 /*
3411  * interface for configure zonelist ordering.
3412  * command line option "numa_zonelist_order"
3413  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3414  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3415  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3416  */
3417
3418 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3419 {
3420         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3421                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3422         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3423                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3424         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3425                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3426         } else {
3427                 printk(KERN_WARNING
3428                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3429                         "%s\n", s);
3430                 return -EINVAL;
3431         }
3432         return 0;
3433 }
3434
3435 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3436 {
3437         int ret;
3438
3439         if (!s)
3440                 return 0;
3441
3442         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3443         if (ret == 0)
3444                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3445
3446         return ret;
3447 }
3448 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3449
3450 /*
3451  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3452  */
3453 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3454                 void __user *buffer, size_t *length,
3455                 loff_t *ppos)
3456 {
3457         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3458         int ret;
3459         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3460
3461         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3462         if (write) {
3463                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3464                         ret = -EINVAL;
3465                         goto out;
3466                 }
3467                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3468         }
3469         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3470         if (ret)
3471                 goto out;
3472         if (write) {
3473                 int oldval = user_zonelist_order;
3474
3475                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3476                 if (ret) {
3477                         /*
3478                          * bogus value.  restore saved string
3479                          */
3480                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3481                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3482                         user_zonelist_order = oldval;
3483                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3484                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3485                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3486                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3487                 }
3488         }
3489 out:
3490         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3491         return ret;
3492 }
3493
3494
3495 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3496 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3497
3498 /**
3499  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3500  * @node: node whose fallback list we're appending
3501  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3502  *
3503  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3504  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3505  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3506  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3507  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3508  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3509  * on them otherwise.
3510  * It returns -1 if no node is found.
3511  */
3512 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3513 {
3514         int n, val;
3515         int min_val = INT_MAX;
3516         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3517         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3518
3519         /* Use the local node if we haven't already */
3520         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3521                 node_set(node, *used_node_mask);
3522                 return node;
3523         }
3524
3525         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3526
3527                 /* Don't want a node to appear more than once */
3528                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3529                         continue;
3530
3531                 /* Use the distance array to find the distance */
3532                 val = node_distance(node, n);
3533
3534                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3535                 val += (n < node);
3536
3537                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3538                 tmp = cpumask_of_node(n);
3539                 if (!cpumask_empty(tmp))
3540                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3541
3542                 /* Slight preference for less loaded node */
3543                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3544                 val += node_load[n];
3545
3546                 if (val < min_val) {
3547                         min_val = val;
3548                         best_node = n;
3549                 }
3550         }
3551
3552         if (best_node >= 0)
3553                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3554
3555         return best_node;
3556 }
3557
3558
3559 /*
3560  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3561  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3562  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3563  */
3564 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3565 {
3566         int j;
3567         struct zonelist *zonelist;
3568
3569         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3570         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3571                 ;
3572         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3573         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3574         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Build gfp_thisnode zonelists
3579  */
3580 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3581 {
3582         int j;
3583         struct zonelist *zonelist;
3584
3585         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3586         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3587         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3588         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3589 }
3590
3591 /*
3592  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3593  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3594  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3595  * may still exist in local DMA zone.
3596  */
3597 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3598
3599 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3600 {
3601         int pos, j, node;
3602         int zone_type;          /* needs to be signed */
3603         struct zone *z;
3604         struct zonelist *zonelist;
3605
3606         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3607         pos = 0;
3608         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3609                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3610                         node = node_order[j];
3611                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3612                         if (populated_zone(z)) {
3613                                 zoneref_set_zone(z,
3614                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3615                                 check_highest_zone(zone_type);
3616                         }
3617                 }
3618         }
3619         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3620         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3621 }
3622
3623 #if defined(CONFIG_64BIT)
3624 /*
3625  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3626  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3627  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3628  */
3629 static int default_zonelist_order(void)
3630 {
3631         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3632 }
3633 #else
3634 /*
3635  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3636  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3637  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3638  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3639  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3640  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3641  */
3642 static int default_zonelist_order(void)
3643 {
3644         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3645 }
3646 #endif /* CONFIG_64BIT */
3647
3648 static void set_zonelist_order(void)
3649 {
3650         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3651                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3652         else
3653                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3654 }
3655
3656 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3657 {
3658         int j, node, load;
3659         enum zone_type i;
3660         nodemask_t used_mask;
3661         int local_node, prev_node;
3662         struct zonelist *zonelist;
3663         int order = current_zonelist_order;
3664
3665         /* initialize zonelists */
3666         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3667                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3668                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3669                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3670         }
3671
3672         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3673         local_node = pgdat->node_id;
3674         load = nr_online_nodes;
3675         prev_node = local_node;
3676         nodes_clear(used_mask);
3677
3678         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3679         j = 0;
3680
3681         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3682                 /*
3683                  * We don't want to pressure a particular node.
3684                  * So adding penalty to the first node in same
3685                  * distance group to make it round-robin.
3686                  */
3687                 if (node_distance(local_node, node) !=
3688                     node_distance(local_node, prev_node))
3689                         node_load[node] = load;
3690
3691                 prev_node = node;
3692                 load--;
3693                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3694                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3695                 else
3696                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3697         }
3698
3699         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3700                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3701                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3702         }
3703
3704         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3705 }
3706
3707 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3708 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3709 {
3710         struct zonelist *zonelist;
3711         struct zonelist_cache *zlc;
3712         struct zoneref *z;
3713
3714         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3715         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3716         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3717         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3718                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3719 }
3720
3721 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3722 /*
3723  * Return node id of node used for "local" allocations.
3724  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3725  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3726  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3727  */
3728 int local_memory_node(int node)
3729 {
3730         struct zone *zone;
3731
3732         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3733                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3734                                    NULL,
3735                                    &zone);
3736         return zone->node;
3737 }
3738 #endif
3739
3740 #else   /* CONFIG_NUMA */
3741
3742 static void set_zonelist_order(void)
3743 {
3744         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3745 }
3746
3747 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3748 {
3749         int node, local_node;
3750         enum zone_type j;
3751         struct zonelist *zonelist;
3752
3753         local_node = pgdat->node_id;
3754
3755         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3756         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3757
3758         /*
3759          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3760          * of all the other nodes.
3761          * We don't want to pressure a particular node, so when
3762          * building the zones for node N, we make sure that the
3763          * zones coming right after the local ones are those from
3764          * node N+1 (modulo N)
3765          */
3766         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3767                 if (!node_online(node))
3768                         continue;
3769                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3770         }
3771         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3772                 if (!node_online(node))
3773                         continue;
3774                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3775         }
3776
3777         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3778         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3779 }
3780
3781 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3782 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3783 {
3784         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3785 }
3786
3787 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3788
3789 /*
3790  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3791  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3792  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3793  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3794  * with interrupts disabled.
3795  *
3796  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3797  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3798  * hotplugged processors.
3799  *
3800  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3801  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3802  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3803  */
3804 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3805 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3806 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3807
3808 /*
3809  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3810  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3811  */
3812 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3813
3814 /* return values int ....just for stop_machine() */
3815 static int __build_all_zonelists(void *data)
3816 {
3817         int nid;
3818         int cpu;
3819         pg_data_t *self = data;
3820
3821 #ifdef CONFIG_NUMA
3822         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3823 #endif
3824
3825         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3826                 build_zonelists(self);
3827                 build_zonelist_cache(self);
3828         }
3829
3830         for_each_online_node(nid) {
3831                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3832
3833                 build_zonelists(pgdat);
3834                 build_zonelist_cache(pgdat);
3835         }
3836
3837         /*
3838          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3839          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3840          * each zone will be allocated later when the per cpu
3841          * allocator is available.
3842          *
3843          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3844          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3845          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3846          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3847          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3848          * (a chicken-egg dilemma).
3849          */
3850         for_each_possible_cpu(cpu) {
3851                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3852
3853 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3854                 /*
3855                  * We now know the "local memory node" for each node--
3856                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3857                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3858                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3859                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3860                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3861                  */
3862                 if (cpu_online(cpu))
3863                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3864 #endif
3865         }
3866
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Called with zonelists_mutex held always
3872  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3873  */
3874 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3875 {
3876         set_zonelist_order();
3877
3878         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3879                 __build_all_zonelists(NULL);
3880                 mminit_verify_zonelist();
3881                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3882         } else {
3883 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3884                 if (zone)
3885                         setup_zone_pageset(zone);
3886 #endif
3887                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3888                    of zonelist */
3889                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3890                 /* cpuset refresh routine should be here */
3891         }
3892         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3893         /*
3894          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3895          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3896          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3897          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3898          * disabled and enable it later
3899          */
3900         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3901                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3902         else
3903                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3904
3905         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3906                 "Total pages: %ld\n",
3907                         nr_online_nodes,
3908                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3909                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3910                         vm_total_pages);
3911 #ifdef CONFIG_NUMA
3912         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3913 #endif
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3918  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3919  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3920  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3921  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3922  * conservative, even though it seems large.
3923  *
3924  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3925  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3926  */
3927 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3928
3929 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3930 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3931 {
3932         unsigned long size = 1;
3933
3934         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3935
3936         while (size < pages)
3937                 size <<= 1;
3938
3939         /*
3940          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3941          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3942          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3943          */
3944         size = min(size, 4096UL);
3945
3946         return max(size, 4UL);
3947 }
3948 #else
3949 /*
3950  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3951  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3952  *
3953  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3954  *
3955  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3956  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3957  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3958  *
3959  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3960  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3961  *
3962  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3963  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3964  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3965  */
3966 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3967 {
3968         return 4096UL;
3969 }
3970 #endif
3971
3972 /*
3973  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3974  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3975  * hash function before the remainder is taken.
3976  */
3977 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3978 {
3979         return ffz(~size);
3980 }
3981
3982 /*
3983  * Check if a pageblock contains reserved pages
3984  */
3985 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3986 {
3987         unsigned long pfn;
3988
3989         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3990                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3991                         return 1;
3992         }
3993         return 0;
3994 }
3995
3996 /*
3997  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3998  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3999  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4000  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4001  * blocks as reclaim kicks in
4002  */
4003 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4004 {
4005         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4006         struct page *page;
4007         unsigned long block_migratetype;
4008         int reserve;
4009         int old_reserve;
4010
4011         /*
4012          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4013          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4014          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4015          * the block.
4016          */
4017         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4018         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4019         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4020         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4021                                                         pageblock_order;
4022
4023         /*
4024          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4025          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4026          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4027          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4028          * future allocation of hugepages at runtime.
4029          */
4030         reserve = min(2, reserve);
4031         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4032
4033         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4034         if (reserve == old_reserve)
4035                 return;
4036         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4037
4038         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4039                 if (!pfn_valid(pfn))
4040                         continue;
4041                 page = pfn_to_page(pfn);
4042
4043                 /* Watch out for overlapping nodes */
4044                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4045                         continue;
4046
4047                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4048
4049                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4050                 if (reserve > 0) {
4051                         /*
4052                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4053                          * them.
4054                          */
4055                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4056                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4057                                 continue;
4058
4059                         /* If this block is reserved, account for it */
4060                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4061                                 reserve--;
4062                                 continue;
4063                         }
4064
4065                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4066                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4067                                 set_pageblock_migratetype(page,
4068                                                         MIGRATE_RESERVE);
4069                                 move_freepages_block(zone, page,
4070                                                         MIGRATE_RESERVE);
4071                                 reserve--;
4072                                 continue;
4073                         }
4074                 } else if (!old_reserve) {
4075                         /*
4076                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4077                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4078                          */
4079                         break;
4080                 }
4081
4082                 /*
4083                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4084                  * take it back
4085                  */
4086                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4087                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4088                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4089                 }
4090         }
4091 }
4092
4093 /*
4094  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4095  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4096  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4097  */
4098 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4099                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4100 {
4101         struct page *page;
4102         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4103         unsigned long pfn;
4104         struct zone *z;
4105
4106         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4107                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4108
4109         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4110         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4111                 /*
4112                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4113                  * handed to this function.  They do not
4114                  * exist on hotplugged memory.
4115                  */
4116                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4117                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4118                                 continue;
4119                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4120                                 continue;
4121                 }
4122                 page = pfn_to_page(pfn);
4123                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4124                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4125                 init_page_count(page);
4126                 page_mapcount_reset(page);
4127                 page_cpupid_reset_last(page);
4128                 SetPageReserved(page);
4129                 /*
4130                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4131                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4132                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4133                  * the address space during boot when many long-lived
4134                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4135                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4136                  * setup_zone_migrate_reserve()
4137                  *
4138                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4139                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4140                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4141                  * pfn out of zone.
4142                  */
4143                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4144                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4145                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4146                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4147
4148                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4149 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4150                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4151                 if (!is_highmem_idx(zone))
4152                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4153 #endif
4154         }
4155 }
4156
4157 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4158 {
4159         unsigned int order, t;
4160         for_each_migratetype_order(order, t) {
4161                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4162                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4163         }
4164 }
4165
4166 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4167 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4168         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4169 #endif
4170
4171 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4172 {
4173 #ifdef CONFIG_MMU
4174         int batch;
4175
4176         /*
4177          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4178          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4179          *
4180          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4181          */
4182         batch = zone->managed_pages / 1024;
4183         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4184                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4185         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4186         if (batch < 1)
4187                 batch = 1;
4188
4189         /*
4190          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4191          * of 2 value was found to be more likely to have
4192          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4193          *
4194          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4195          * batches of pages, one task can end up with a lot
4196          * of pages of one half of the possible page colors
4197          * and the other with pages of the other colors.
4198          */
4199         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4200
4201         return batch;
4202
4203 #else
4204         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4205          * conditions.
4206          *
4207          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4208          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4209          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4210          *
4211          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4212          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4213          * can be a significant delay between the individual batches being
4214          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4215          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4216          */
4217         return 0;
4218 #endif
4219 }
4220
4221 /*
4222  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4223  * ->batch must never be higher then ->high.
4224  * The following function updates them in a safe manner without read side
4225  * locking.
4226  *
4227  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4228  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4229  *
4230  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4231  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4232  * exist).
4233  */
4234 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4235                 unsigned long batch)
4236 {
4237        /* start with a fail safe value for batch */
4238         pcp->batch = 1;
4239         smp_wmb();
4240
4241        /* Update high, then batch, in order */
4242         pcp->high = high;
4243         smp_wmb();
4244
4245         pcp->batch = batch;
4246 }
4247
4248 /* a companion to pageset_set_high() */
4249 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4250 {
4251         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4252 }
4253
4254 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4255 {
4256         struct per_cpu_pages *pcp;
4257         int migratetype;
4258
4259         memset(p, 0, sizeof(*p));
4260
4261         pcp = &p->pcp;
4262         pcp->count = 0;
4263         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4264                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4265 }
4266
4267 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4268 {
4269         pageset_init(p);
4270         pageset_set_batch(p, batch);
4271 }
4272
4273 /*
4274  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4275  * to the value high for the pageset p.
4276  */
4277 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4278                                 unsigned long high)
4279 {
4280         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4281         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4282                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4283
4284         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4285 }
4286
4287 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4288                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4289 {
4290         if (percpu_pagelist_fraction)
4291                 pageset_set_high(pcp,
4292                         (zone->managed_pages /
4293                                 percpu_pagelist_fraction));
4294         else
4295                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4296 }
4297
4298 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4299 {
4300         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4301
4302         pageset_init(pcp);
4303         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4304 }
4305
4306 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4307 {
4308         int cpu;
4309         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4310         for_each_possible_cpu(cpu)
4311                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4312 }
4313
4314 /*
4315  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4316  * Before this call only boot pagesets were available.
4317  */
4318 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4319 {
4320         struct zone *zone;
4321
4322         for_each_populated_zone(zone)
4323                 setup_zone_pageset(zone);
4324 }
4325
4326 static noinline __init_refok
4327 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4328 {
4329         int i;
4330         size_t alloc_size;
4331
4332         /*
4333          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4334          * per zone.
4335          */
4336         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4337                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4338         zone->wait_table_bits =
4339                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4340         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4341                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4342
4343         if (!slab_is_available()) {
4344                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4345                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4346                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4347         } else {
4348                 /*
4349                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4350                  * via memory hot-add.
4351                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4352                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4353                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4354                  * node itself as well.
4355                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4356                  * necessary.
4357                  */
4358                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4359         }
4360         if (!zone->wait_table)
4361                 return -ENOMEM;
4362
4363         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4364                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4365
4366         return 0;
4367 }
4368
4369 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4370 {
4371         /*
4372          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4373          * relies on the ability of the linker to provide the
4374          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4375          */
4376         zone->pageset = &boot_pageset;
4377
4378         if (populated_zone(zone))
4379                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4380                         zone->name, zone->present_pages,
4381                                          zone_batchsize(zone));
4382 }
4383
4384 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4385                                         unsigned long zone_start_pfn,
4386                                         unsigned long size,
4387                                         enum memmap_context context)
4388 {
4389         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4390         int ret;
4391         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4392         if (ret)
4393                 return ret;
4394         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4395
4396         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4397
4398         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4399                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4400                         pgdat->node_id,
4401                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4402                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4403
4404         zone_init_free_lists(zone);
4405
4406         return 0;
4407 }
4408
4409 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4410 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4411 /*
4412  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4413  */
4414 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4415 {
4416         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4417         int nid;
4418         /*
4419          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4420          * when the kernel is running single-threaded.
4421          */
4422         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4423         static int __meminitdata last_nid;
4424
4425         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4426                 return last_nid;
4427
4428         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4429         if (nid != -1) {
4430                 last_start_pfn = start_pfn;
4431                 last_end_pfn = end_pfn;
4432                 last_nid = nid;
4433         }
4434
4435         return nid;
4436 }
4437 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4438
4439 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4440 {
4441         int nid;
4442
4443         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4444         if (nid >= 0)
4445                 return nid;
4446         /* just returns 0 */
4447         return 0;
4448 }
4449
4450 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4451 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4452 {
4453         int nid;
4454
4455         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4456         if (nid >= 0 && nid != node)
4457                 return false;
4458         return true;
4459 }
4460 #endif
4461
4462 /**
4463  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4464  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4465  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4466  *
4467  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4468  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4469  * memblock_free_early_nid() manually.
4470  */
4471 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4472 {
4473         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4474         int i, this_nid;
4475
4476         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4477                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4478                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4479
4480                 if (start_pfn < end_pfn)
4481                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4482                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4483                                         this_nid);
4484         }
4485 }
4486
4487 /**
4488  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4489  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4490  *
4491  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4492  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4493  */
4494 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4495 {
4496         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4497         int i, this_nid;
4498
4499         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4500                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4501 }
4502
4503 /**
4504  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4505  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4506  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4507  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4508  *
4509  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4510  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4511  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4512  * PFNs will be 0.
4513  */
4514 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4515                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4516 {
4517         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4518         int i;
4519
4520         *start_pfn = -1UL;
4521         *end_pfn = 0;
4522
4523         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4524                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4525                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4526         }
4527
4528         if (*start_pfn == -1UL)
4529                 *start_pfn = 0;
4530 }
4531
4532 /*
4533  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4534  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4535  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4536  */
4537 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4538 {
4539         int zone_index;
4540         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4541                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4542                         continue;
4543
4544                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4545                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4546                         break;
4547         }
4548
4549         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4550         movable_zone = zone_index;
4551 }
4552
4553 /*
4554  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4555  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4556  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4557  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4558  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4559  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4560  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4561  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4562  */
4563 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4564                                         unsigned long zone_type,
4565                                         unsigned long node_start_pfn,
4566                                         unsigned long node_end_pfn,
4567                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4568                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4569 {
4570         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4571         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4572                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4573                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4574                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4575                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4576                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4577
4578                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4579                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4580                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4581                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4582
4583                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4584                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4585                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4586         }
4587 }
4588
4589 /*
4590  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4591  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4592  */
4593 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4594                                         unsigned long zone_type,
4595                                         unsigned long node_start_pfn,
4596                                         unsigned long node_end_pfn,
4597                                         unsigned long *ignored)
4598 {
4599         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4600
4601         /* Get the start and end of the zone */
4602         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4603         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4604         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4605                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4606                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4607
4608         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4609         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4610                 return 0;
4611
4612         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4613         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4614         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4615
4616         /* Return the spanned pages */
4617         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4618 }
4619
4620 /*
4621  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4622  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4623  */
4624 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4625                                 unsigned long range_start_pfn,
4626                                 unsigned long range_end_pfn)
4627 {
4628         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4629         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4630         int i;
4631
4632         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4633                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4634                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4635                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4636         }
4637         return nr_absent;
4638 }
4639
4640 /**
4641  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4642  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4643  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4644  *
4645  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4646  */
4647 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4648                                                         unsigned long end_pfn)
4649 {
4650         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4651 }
4652
4653 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4654 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4655                                         unsigned long zone_type,
4656                                         unsigned long node_start_pfn,
4657                                         unsigned long node_end_pfn,
4658                                         unsigned long *ignored)
4659 {
4660         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4661         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4662         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4663
4664         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4665         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4666
4667         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4668                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4669                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4670         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4671 }
4672
4673 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4674 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4675                                         unsigned long zone_type,
4676                                         unsigned long node_start_pfn,
4677                                         unsigned long node_end_pfn,
4678                                         unsigned long *zones_size)
4679 {
4680         return zones_size[zone_type];
4681 }
4682
4683 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4684                                                 unsigned long zone_type,
4685                                                 unsigned long node_start_pfn,
4686                                                 unsigned long node_end_pfn,
4687                                                 unsigned long *zholes_size)
4688 {
4689         if (!zholes_size)
4690                 return 0;
4691
4692         return zholes_size[zone_type];
4693 }
4694
4695 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4696
4697 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4698                                                 unsigned long node_start_pfn,
4699                                                 unsigned long node_end_pfn,
4700                                                 unsigned long *zones_size,
4701                                                 unsigned long *zholes_size)
4702 {
4703         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4704         enum zone_type i;
4705
4706         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4707                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4708                                                          node_start_pfn,
4709                                                          node_end_pfn,
4710                                                          zones_size);
4711         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4712
4713         realtotalpages = totalpages;
4714         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4715                 realtotalpages -=
4716                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4717                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4718                                                   zholes_size);
4719         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4720         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4721                                                         realtotalpages);
4722 }
4723
4724 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4725 /*
4726  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4727  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4728  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4729  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4730  * bytes.
4731  */
4732 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4733 {
4734         unsigned long usemapsize;
4735
4736         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4737         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4738         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4739         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4740         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4741
4742         return usemapsize / 8;
4743 }
4744
4745 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4746                                 struct zone *zone,
4747                                 unsigned long zone_start_pfn,
4748                                 unsigned long zonesize)
4749 {
4750         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4751         zone->pageblock_flags = NULL;
4752         if (usemapsize)
4753                 zone->pageblock_flags =
4754                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4755                                                          pgdat->node_id);
4756 }
4757 #else
4758 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4759                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4760 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4761
4762 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4763
4764 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4765 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4766 {
4767         unsigned int order;
4768
4769         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4770         if (pageblock_order)
4771                 return;
4772
4773         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4774                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4775         else
4776                 order = MAX_ORDER - 1;
4777
4778         /*
4779          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4780          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4781          * powerpc.
4782          */
4783         pageblock_order = order;
4784 }
4785 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4786
4787 /*
4788  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4789  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4790  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4791  * the kernel config
4792  */
4793 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4794 {
4795 }
4796
4797 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4798
4799 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4800                                                    unsigned long present_pages)
4801 {
4802         unsigned long pages = spanned_pages;
4803
4804         /*
4805          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4806          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4807          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4808          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4809          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4810          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4811          */
4812         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4813             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4814                 pages = present_pages;
4815
4816         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4817 }
4818
4819 /*
4820  * Set up the zone data structures:
4821  *   - mark all pages reserved
4822  *   - mark all memory queues empty
4823  *   - clear the memory bitmaps
4824  *
4825  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4826  */
4827 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4828                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4829                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4830 {
4831         enum zone_type j;
4832         int nid = pgdat->node_id;
4833         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4834         int ret;
4835
4836         pgdat_resize_init(pgdat);
4837 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4838         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4839         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4840         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4841 #endif
4842         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4843         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4844         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4845
4846         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4847                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4848                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4849
4850                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4851                                                   node_end_pfn, zones_size);
4852                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4853                                                                 node_start_pfn,
4854                                                                 node_end_pfn,
4855                                                                 zholes_size);
4856
4857                 /*
4858                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4859                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4860                  * and per-cpu initialisations
4861                  */
4862                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4863                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4864                         if (freesize >= memmap_pages) {
4865                                 freesize -= memmap_pages;
4866                                 if (memmap_pages)
4867                                         printk(KERN_DEBUG
4868                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4869                                                zone_names[j], memmap_pages);
4870                         } else
4871                                 printk(KERN_WARNING
4872                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4873                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4874                 }
4875
4876                 /* Account for reserved pages */
4877                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4878                         freesize -= dma_reserve;
4879                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4880                                         zone_names[0], dma_reserve);
4881                 }
4882
4883                 if (!is_highmem_idx(j))
4884                         nr_kernel_pages += freesize;
4885                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4886                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4887                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4888                 nr_all_pages += freesize;
4889
4890                 zone->spanned_pages = size;
4891                 zone->present_pages = realsize;
4892                 /*
4893                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4894                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4895                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4896                  */
4897                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4898 #ifdef CONFIG_NUMA
4899                 zone->node = nid;
4900                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4901                                                 / 100;
4902                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4903 #endif
4904                 zone->name = zone_names[j];
4905                 spin_lock_init(&zone->lock);
4906                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4907                 zone_seqlock_init(zone);
4908                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4909                 zone_pcp_init(zone);
4910
4911                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4912                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4913
4914                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4915                 if (!size)
4916                         continue;
4917
4918                 set_pageblock_order();
4919                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4920                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4921                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4922                 BUG_ON(ret);
4923                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4924                 zone_start_pfn += size;
4925         }
4926 }
4927
4928 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4929 {
4930         /* Skip empty nodes */
4931         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4932                 return;
4933
4934 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4935         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4936         if (!pgdat->node_mem_map) {
4937                 unsigned long size, start, end;
4938                 struct page *map;
4939
4940                 /*
4941                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4942                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4943                  * for the buddy allocator to function correctly.
4944                  */
4945                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4946                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4947                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4948                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4949                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4950                 if (!map)
4951                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4952                                                                pgdat->node_id);
4953                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4954         }
4955 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4956         /*
4957          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4958          */
4959         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4960                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4961 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4962                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4963                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4964 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4965         }
4966 #endif
4967 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4968 }
4969
4970 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4971                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4972 {
4973         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4974         unsigned long start_pfn = 0;
4975         unsigned long end_pfn = 0;
4976
4977         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4978         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4979
4980         pgdat->node_id = nid;
4981         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4983         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4984         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
4985                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4986 #endif
4987         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4988                                   zones_size, zholes_size);
4989
4990         alloc_node_mem_map(pgdat);
4991 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4992         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4993                 nid, (unsigned long)pgdat,
4994                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4995 #endif
4996
4997         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4998                             zones_size, zholes_size);
4999 }
5000
5001 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5002
5003 #if MAX_NUMNODES > 1
5004 /*
5005  * Figure out the number of possible node ids.
5006  */
5007 void __init setup_nr_node_ids(void)
5008 {
5009         unsigned int node;
5010         unsigned int highest = 0;
5011
5012         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5013                 highest = node;
5014         nr_node_ids = highest + 1;
5015 }
5016 #endif
5017
5018 /**
5019  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5020  *
5021  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5022  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5023  * all the nodes.
5024  *
5025  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5026  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5027  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5028  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5029  *
5030  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5031  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5032  * populated node map.
5033  *
5034  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5035  * requirement (single node).
5036  */
5037 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5038 {
5039         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5040         unsigned long start, end, mask;
5041         int last_nid = -1;
5042         int i, nid;
5043
5044         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5045                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5046                         last_nid = nid;
5047                         last_end = end;
5048                         continue;
5049                 }
5050
5051                 /*
5052                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5053                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5054                  * too coarse to separate the current node from the last.
5055                  */
5056                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5057                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5058                         mask <<= 1;
5059
5060                 /* accumulate all internode masks */
5061                 accl_mask |= mask;
5062         }
5063
5064         /* convert mask to number of pages */
5065         return ~accl_mask + 1;
5066 }
5067
5068 /* Find the lowest pfn for a node */
5069 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5070 {
5071         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5072         unsigned long start_pfn;
5073         int i;
5074
5075         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5076                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5077
5078         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5079                 printk(KERN_WARNING
5080                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5081                 return 0;
5082         }
5083
5084         return min_pfn;
5085 }
5086
5087 /**
5088  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5089  *
5090  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5091  * memblock_set_node().
5092  */
5093 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5094 {
5095         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5096 }
5097
5098 /*
5099  * early_calculate_totalpages()
5100  * Sum pages in active regions for movable zone.
5101  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5102  */
5103 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5104 {
5105         unsigned long totalpages = 0;
5106         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5107         int i, nid;
5108
5109         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5110                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5111
5112                 totalpages += pages;
5113                 if (pages)
5114                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5115         }
5116         return totalpages;
5117 }
5118
5119 /*
5120  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5121  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5122  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5123  * others
5124  */
5125 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5126 {
5127         int i, nid;
5128         unsigned long usable_startpfn;
5129         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5130         /* save the state before borrow the nodemask */
5131         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5132         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5133         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5134         struct memblock_region *r;
5135
5136         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5137         find_usable_zone_for_movable();
5138
5139         /*
5140          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5141          * options.
5142          */
5143         if (movable_node_is_enabled()) {
5144                 for_each_memblock(memory, r) {
5145                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5146                                 continue;
5147
5148                         nid = r->nid;
5149
5150                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5151                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5152                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5153                                 usable_startpfn;
5154                 }
5155
5156                 goto out2;
5157         }
5158
5159         /*
5160          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5161          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5162          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5163          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5164          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5165          * what movablecore would have allowed.
5166          */
5167         if (required_movablecore) {
5168                 unsigned long corepages;
5169
5170                 /*
5171                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5172                  * was requested by the user
5173                  */
5174                 required_movablecore =
5175                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5176                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5177
5178                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5179         }
5180
5181         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5182         if (!required_kernelcore)
5183                 goto out;
5184
5185         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5186         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5187
5188 restart:
5189         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5190         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5191         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5192                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5193
5194                 /*
5195                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5196                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5197                  * amount of memory for the kernel
5198                  */
5199                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5200                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5201
5202                 /*
5203                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5204                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5205                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5206                  */
5207                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5208
5209                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5210                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5211                         unsigned long size_pages;
5212
5213                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5214                         if (start_pfn >= end_pfn)
5215                                 continue;
5216
5217                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5218                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5219                                 unsigned long kernel_pages;
5220                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5221                                                                 - start_pfn;
5222
5223                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5224                                                         kernelcore_remaining);
5225                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5226                                                         required_kernelcore);
5227
5228                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5229                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5230
5231                                         /*
5232                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5233                                          * that if we have to rebalance
5234                                          * kernelcore across nodes, we will
5235                                          * not double account here
5236                                          */
5237                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5238                                         continue;
5239                                 }
5240                                 start_pfn = usable_startpfn;
5241                         }
5242
5243                         /*
5244                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5245                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5246                          * number of pages used as kernelcore
5247                          */
5248                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5249                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5250                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5251                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5252
5253                         /*
5254                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5255                          * break if the kernelcore for this node has been
5256                          * satisfied
5257                          */
5258                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5259                                                                 size_pages);
5260                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5261                         if (!kernelcore_remaining)
5262                                 break;
5263                 }
5264         }
5265
5266         /*
5267          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5268          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5269          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5270          * satisfied
5271          */
5272         usable_nodes--;
5273         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5274                 goto restart;
5275
5276 out2:
5277         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5278         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5279                 zone_movable_pfn[nid] =
5280                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5281
5282 out:
5283         /* restore the node_state */
5284         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5285 }
5286
5287 /* Any regular or high memory on that node ? */
5288 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5289 {
5290         enum zone_type zone_type;
5291
5292         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5293                 return;
5294
5295         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5296                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5297                 if (populated_zone(zone)) {
5298                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5299                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5300                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5301                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5302                         break;
5303                 }
5304         }
5305 }
5306
5307 /**
5308  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5309  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5310  *
5311  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5312  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5313  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5314  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5315  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5316  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5317  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5318  * at arch_max_dma_pfn.
5319  */
5320 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5321 {
5322         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5323         int i, nid;
5324
5325         /* Record where the zone boundaries are */
5326         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5327                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5328         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5329                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5330         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5331         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5332         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5333                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5334                         continue;
5335                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5336                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5337                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5338                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5339         }
5340         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5341         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5342
5343         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5344         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5345         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5346
5347         /* Print out the zone ranges */
5348         pr_info("Zone ranges:\n");
5349         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5350                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5351                         continue;
5352                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5353                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5354                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5355                         pr_cont("empty\n");
5356                 else
5357                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5358                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5359                                         << PAGE_SHIFT,
5360                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5361                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5362         }
5363
5364         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5365         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5366         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5367                 if (zone_movable_pfn[i])
5368                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5369                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5370         }
5371
5372         /* Print out the early node map */
5373         pr_info("Early memory node ranges\n");
5374         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5375                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5376                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5377                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5378
5379         /* Initialise every node */
5380         mminit_verify_pageflags_layout();
5381         setup_nr_node_ids();
5382         for_each_online_node(nid) {
5383                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5384                 free_area_init_node(nid, NULL,
5385                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5386
5387                 /* Any memory on that node */
5388                 if (pgdat->node_present_pages)
5389                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5390                 check_for_memory(pgdat, nid);
5391         }
5392 }
5393
5394 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5395 {
5396         unsigned long long coremem;
5397         if (!p)
5398                 return -EINVAL;
5399
5400         coremem = memparse(p, &p);
5401         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5402
5403         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5404         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5405
5406         return 0;
5407 }
5408
5409 /*
5410  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5411  * cannot be reclaimed or migrated.
5412  */
5413 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5414 {
5415         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5416 }
5417
5418 /*
5419  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5420  * can be reclaimed or migrated.
5421  */
5422 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5423 {
5424         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5425 }
5426
5427 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5428 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5429
5430 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5431
5432 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5433 {
5434         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5435         page_zone(page)->managed_pages += count;
5436         totalram_pages += count;
5437 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5438         if (PageHighMem(page))
5439                 totalhigh_pages += count;
5440 #endif
5441         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5442 }
5443 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5444
5445 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5446 {
5447         void *pos;
5448         unsigned long pages = 0;
5449
5450         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5451         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5452         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5453                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5454                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5455                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5456         }
5457
5458         if (pages && s)
5459                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5460                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5461
5462         return pages;
5463 }
5464 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5465
5466 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5467 void free_highmem_page(struct page *page)
5468 {
5469         __free_reserved_page(page);
5470         totalram_pages++;
5471         page_zone(page)->managed_pages++;
5472         totalhigh_pages++;
5473 }
5474 #endif
5475
5476
5477 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5478 {
5479         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5480         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5481
5482         physpages = get_num_physpages();
5483         codesize = _etext - _stext;
5484         datasize = _edata - _sdata;
5485         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5486         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5487         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5488         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5489
5490         /*
5491          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5492          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5493          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5494          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5495          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5496          */
5497 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5498         do { \
5499                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5500                         size -= adj; \
5501         } while (0)
5502
5503         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5504                      _sinittext, init_code_size);
5505         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5506         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5507         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5508         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5509
5510 #undef  adj_init_size
5511
5512         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5513                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5514                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5515 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5516                ", %luK highmem"
5517 #endif
5518                "%s%s)\n",
5519                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5520                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5521                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5522                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5523                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5524 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5525                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5526 #endif
5527                str ? ", " : "", str ? str : "");
5528 }
5529
5530 /**
5531  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5532  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5533  *
5534  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5535  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5536  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5537  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5538  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5539  * smaller per-cpu batchsize.
5540  */
5541 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5542 {
5543         dma_reserve = new_dma_reserve;
5544 }
5545
5546 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5547 {
5548         free_area_init_node(0, zones_size,
5549                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5550 }
5551
5552 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5553                                  unsigned long action, void *hcpu)
5554 {
5555         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5556
5557         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5558                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5559                 drain_pages(cpu);
5560
5561                 /*
5562                  * Spill the event counters of the dead processor
5563                  * into the current processors event counters.
5564                  * This artificially elevates the count of the current
5565                  * processor.
5566                  */
5567                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5568
5569                 /*
5570                  * Zero the differential counters of the dead processor
5571                  * so that the vm statistics are consistent.
5572                  *
5573                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5574                  * race with what we are doing.
5575                  */
5576                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5577         }
5578         return NOTIFY_OK;
5579 }
5580
5581 void __init page_alloc_init(void)
5582 {
5583         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5584 }
5585
5586 /*
5587  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5588  *      or min_free_kbytes changes.
5589  */
5590 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5591 {
5592         struct pglist_data *pgdat;
5593         unsigned long reserve_pages = 0;
5594         enum zone_type i, j;
5595
5596         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5597                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5598                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5599                         long max = 0;
5600
5601                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5602                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5603                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5604                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5605                         }
5606
5607                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5608                         max += high_wmark_pages(zone);
5609
5610                         if (max > zone->managed_pages)
5611                                 max = zone->managed_pages;
5612                         reserve_pages += max;
5613                         /*
5614                          * Lowmem reserves are not available to
5615                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5616                          * kswapd tries to balance zones to their high
5617                          * watermark.  As a result, neither should be
5618                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5619                          * situation where reclaim has to clean pages
5620                          * in order to balance the zones.
5621                          */
5622                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5623                 }
5624         }
5625         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5626         totalreserve_pages = reserve_pages;
5627 }
5628
5629 /*
5630  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5631  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5632  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5633  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5634  */
5635 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5636 {
5637         struct pglist_data *pgdat;
5638         enum zone_type j, idx;
5639
5640         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5641                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5642                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5643                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5644
5645                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5646
5647                         idx = j;
5648                         while (idx) {
5649                                 struct zone *lower_zone;
5650
5651                                 idx--;
5652
5653                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5654                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5655
5656                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5657                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5658                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5659                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5660                         }
5661                 }
5662         }
5663
5664         /* update totalreserve_pages */
5665         calculate_totalreserve_pages();
5666 }
5667
5668 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5669 {
5670         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5671         unsigned long lowmem_pages = 0;
5672         struct zone *zone;
5673         unsigned long flags;
5674
5675         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5676         for_each_zone(zone) {
5677                 if (!is_highmem(zone))
5678                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5679         }
5680
5681         for_each_zone(zone) {
5682                 u64 tmp;
5683
5684                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5685                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5686                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5687                 if (is_highmem(zone)) {
5688                         /*
5689                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5690                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5691                          * value here.
5692                          *
5693                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5694                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5695                          * not be capped for highmem.
5696                          */
5697                         unsigned long min_pages;
5698
5699                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5700                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5701                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5702                 } else {
5703                         /*
5704                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5705                          * proportionate to the zone's size.
5706                          */
5707                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5708                 }
5709
5710                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5711                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5712
5713                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5714                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5715                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5716
5717                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5718                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5719         }
5720
5721         /* update totalreserve_pages */
5722         calculate_totalreserve_pages();
5723 }
5724
5725 /**
5726  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5727  * or when memory is hot-{added|removed}
5728  *
5729  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5730  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5731  */
5732 void setup_per_zone_wmarks(void)
5733 {
5734         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5735         __setup_per_zone_wmarks();
5736         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5737 }
5738
5739 /*
5740  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5741  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5742  * to be referenced again before it is swapped out.
5743  *
5744  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5745  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5746  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5747  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5748  *
5749  * total     target    max
5750  * memory    ratio     inactive anon
5751  * -------------------------------------
5752  *   10MB       1         5MB
5753  *  100MB       1        50MB
5754  *    1GB       3       250MB
5755  *   10GB      10       0.9GB
5756  *  100GB      31         3GB
5757  *    1TB     101        10GB
5758  *   10TB     320        32GB
5759  */
5760 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5761 {
5762         unsigned int gb, ratio;
5763
5764         /* Zone size in gigabytes */
5765         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5766         if (gb)
5767                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5768         else
5769                 ratio = 1;
5770
5771         zone->inactive_ratio = ratio;
5772 }
5773
5774 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5775 {
5776         struct zone *zone;
5777
5778         for_each_zone(zone)
5779                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5780 }
5781
5782 /*
5783  * Initialise min_free_kbytes.
5784  *
5785  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5786  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5787  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5788  *
5789  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5790  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5791  *
5792  * which yields
5793  *
5794  * 16MB:        512k
5795  * 32MB:        724k
5796  * 64MB:        1024k
5797  * 128MB:       1448k
5798  * 256MB:       2048k
5799  * 512MB:       2896k
5800  * 1024MB:      4096k
5801  * 2048MB:      5792k
5802  * 4096MB:      8192k
5803  * 8192MB:      11584k
5804  * 16384MB:     16384k
5805  */
5806 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5807 {
5808         unsigned long lowmem_kbytes;
5809         int new_min_free_kbytes;
5810
5811         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5812         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5813
5814         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5815                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5816                 if (min_free_kbytes < 128)
5817                         min_free_kbytes = 128;
5818                 if (min_free_kbytes > 65536)
5819                         min_free_kbytes = 65536;
5820         } else {
5821                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5822                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5823         }
5824         setup_per_zone_wmarks();
5825         refresh_zone_stat_thresholds();
5826         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5827         setup_per_zone_inactive_ratio();
5828         return 0;
5829 }
5830 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5831
5832 /*
5833  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5834  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5835  *      changes.
5836  */
5837 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5838         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5839 {
5840         int rc;
5841
5842         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5843         if (rc)
5844                 return rc;
5845
5846         if (write) {
5847                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5848                 setup_per_zone_wmarks();
5849         }
5850         return 0;
5851 }
5852
5853 #ifdef CONFIG_NUMA
5854 int sysctl_min_unmapped_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_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5866                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5867         return 0;
5868 }
5869
5870 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5871         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5872 {
5873         struct zone *zone;
5874         int rc;
5875
5876         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5877         if (rc)
5878                 return rc;
5879
5880         for_each_zone(zone)
5881                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5882                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5883         return 0;
5884 }
5885 #endif
5886
5887 /*
5888  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5889  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5890  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5891  *
5892  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5893  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5894  * if in function of the boot time zone sizes.
5895  */
5896 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5897         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5898 {
5899         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5900         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5901         return 0;
5902 }
5903
5904 /*
5905  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5906  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5907  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5908  */
5909 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5910         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5911 {
5912         struct zone *zone;
5913         int old_percpu_pagelist_fraction;
5914         int ret;
5915
5916         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5917         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5918
5919         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5920         if (!write || ret < 0)
5921                 goto out;
5922
5923         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5924         if (percpu_pagelist_fraction &&
5925             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5926                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5927                 ret = -EINVAL;
5928                 goto out;
5929         }
5930
5931         /* No change? */
5932         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5933                 goto out;
5934
5935         for_each_populated_zone(zone) {
5936                 unsigned int cpu;
5937
5938                 for_each_possible_cpu(cpu)
5939                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5940                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5941         }
5942 out:
5943         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5944         return ret;
5945 }
5946
5947 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5948
5949 #ifdef CONFIG_NUMA
5950 static int __init set_hashdist(char *str)
5951 {
5952         if (!str)
5953                 return 0;
5954         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5955         return 1;
5956 }
5957 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5958 #endif
5959
5960 /*
5961  * allocate a large system hash table from bootmem
5962  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5963  *   quantity of entries
5964  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5965  */
5966 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5967                                      unsigned long bucketsize,
5968                                      unsigned long numentries,
5969                                      int scale,
5970                                      int flags,
5971                                      unsigned int *_hash_shift,
5972                                      unsigned int *_hash_mask,
5973                                      unsigned long low_limit,
5974                                      unsigned long high_limit)
5975 {
5976         unsigned long long max = high_limit;
5977         unsigned long log2qty, size;
5978         void *table = NULL;
5979
5980         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5981         if (!numentries) {
5982                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5983                 numentries = nr_kernel_pages;
5984
5985                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5986                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5987                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5988
5989                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5990                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5991                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5992                 else
5993                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5994
5995                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5996                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5997                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5998                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5999                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6000                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6001                                 BUG_ON(!numentries);
6002                         }
6003                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6004                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6005         }
6006         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6007
6008         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6009         if (max == 0) {
6010                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6011                 do_div(max, bucketsize);
6012         }
6013         max = min(max, 0x80000000ULL);
6014
6015         if (numentries < low_limit)
6016                 numentries = low_limit;
6017         if (numentries > max)
6018                 numentries = max;
6019
6020         log2qty = ilog2(numentries);
6021
6022         do {
6023                 size = bucketsize << log2qty;
6024                 if (flags & HASH_EARLY)
6025                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6026                 else if (hashdist)
6027                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6028                 else {
6029                         /*
6030                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6031                          * some pages at the end of hash table which
6032                          * alloc_pages_exact() automatically does
6033                          */
6034                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6035                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6036                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6037                         }
6038                 }
6039         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6040
6041         if (!table)
6042                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6043
6044         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6045                tablename,
6046                (1UL << log2qty),
6047                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6048                size);
6049
6050         if (_hash_shift)
6051                 *_hash_shift = log2qty;
6052         if (_hash_mask)
6053                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6054
6055         return table;
6056 }
6057
6058 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6059 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6060                                                         unsigned long pfn)
6061 {
6062 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6063         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6064 #else
6065         return zone->pageblock_flags;
6066 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6067 }
6068
6069 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6070 {
6071 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6072         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6073         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6074 #else
6075         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6076         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6077 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6078 }
6079
6080 /**
6081  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6082  * @page: The page within the block of interest
6083  * @pfn: The target page frame number
6084  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6085  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6086  *
6087  * Return: pageblock_bits flags
6088  */
6089 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6090                                         unsigned long end_bitidx,
6091                                         unsigned long mask)
6092 {
6093         struct zone *zone;
6094         unsigned long *bitmap;
6095         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6096         unsigned long word;
6097
6098         zone = page_zone(page);
6099         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6100         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6101         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6102         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6103
6104         word = bitmap[word_bitidx];
6105         bitidx += end_bitidx;
6106         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6107 }
6108
6109 /**
6110  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6111  * @page: The page within the block of interest
6112  * @flags: The flags to set
6113  * @pfn: The target page frame number
6114  * @end_bitidx: The last bit of interest
6115  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6116  */
6117 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6118                                         unsigned long pfn,
6119                                         unsigned long end_bitidx,
6120                                         unsigned long mask)
6121 {
6122         struct zone *zone;
6123         unsigned long *bitmap;
6124         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6125         unsigned long old_word, word;
6126
6127         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6128
6129         zone = page_zone(page);
6130         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6131         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6132         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6133         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6134
6135         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6136
6137         bitidx += end_bitidx;
6138         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6139         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6140
6141         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6142         for (;;) {
6143                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6144                 if (word == old_word)
6145                         break;
6146                 word = old_word;
6147         }
6148 }
6149
6150 /*
6151  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6152  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6153  *
6154  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6155  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6156  * expect this function should be exact.
6157  */
6158 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6159                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6160 {
6161         unsigned long pfn, iter, found;
6162         int mt;
6163
6164         /*
6165          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6166          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6167          */
6168         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6169                 return false;
6170         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6171         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6172                 return false;
6173
6174         pfn = page_to_pfn(page);
6175         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6176                 unsigned long check = pfn + iter;
6177
6178                 if (!pfn_valid_within(check))
6179                         continue;
6180
6181                 page = pfn_to_page(check);
6182
6183                 /*
6184                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6185                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6186                  * handle each tail page individually in migration.
6187                  */
6188                 if (PageHuge(page)) {
6189                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6190                         continue;
6191                 }
6192
6193                 /*
6194                  * We can't use page_count without pin a page
6195                  * because another CPU can free compound page.
6196                  * This check already skips compound tails of THP
6197                  * because their page->_count is zero at all time.
6198                  */
6199                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6200                         if (PageBuddy(page))
6201                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6202                         continue;
6203                 }
6204
6205                 /*
6206                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6207                  * page_count() is not 0.
6208                  */
6209                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6210                         continue;
6211
6212                 if (!PageLRU(page))
6213                         found++;
6214                 /*
6215                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6216                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6217                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6218                  */
6219                 /*
6220                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6221                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6222                  *
6223                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6224                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6225                  * page at boot.
6226                  */
6227                 if (found > count)
6228                         return true;
6229         }
6230         return false;
6231 }
6232
6233 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6234 {
6235         struct zone *zone;
6236         unsigned long pfn;
6237
6238         /*
6239          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6240          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6241          * the zone but still within the section.
6242          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6243          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6244          */
6245         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6246                 return false;
6247
6248         zone = page_zone(page);
6249         pfn = page_to_pfn(page);
6250         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6251                 return false;
6252
6253         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6254 }
6255
6256 #ifdef CONFIG_CMA
6257
6258 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6259 {
6260         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6261                              pageblock_nr_pages) - 1);
6262 }
6263
6264 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6265 {
6266         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6267                                 pageblock_nr_pages));
6268 }
6269
6270 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6271 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6272                                         unsigned long start, unsigned long end)
6273 {
6274         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6275         unsigned long nr_reclaimed;
6276         unsigned long pfn = start;
6277         unsigned int tries = 0;
6278         int ret = 0;
6279
6280         migrate_prep();
6281
6282         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6283                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6284                         ret = -EINTR;
6285                         break;
6286                 }
6287
6288                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6289                         cc->nr_migratepages = 0;
6290                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6291                         if (!pfn) {
6292                                 ret = -EINTR;
6293                                 break;
6294                         }
6295                         tries = 0;
6296                 } else if (++tries == 5) {
6297                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6298                         break;
6299                 }
6300
6301                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6302                                                         &cc->migratepages);
6303                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6304
6305                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6306                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6307         }
6308         if (ret < 0) {
6309                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6310                 return ret;
6311         }
6312         return 0;
6313 }
6314
6315 /**
6316  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6317  * @start:      start PFN to allocate
6318  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6319  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6320  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6321  *                      in range must have the same migratetype and it must
6322  *                      be either of the two.
6323  *
6324  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6325  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6326  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6327  * pages fall in.
6328  *
6329  * The PFN range must belong to a single zone.
6330  *
6331  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6332  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6333  * need to be freed with free_contig_range().
6334  */
6335 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6336                        unsigned migratetype)
6337 {
6338         unsigned long outer_start, outer_end;
6339         int ret = 0, order;
6340
6341         struct compact_control cc = {
6342                 .nr_migratepages = 0,
6343                 .order = -1,
6344                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6345                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6346                 .ignore_skip_hint = true,
6347         };
6348         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6349
6350         /*
6351          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6352          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6353          * have different sizes, and due to the way page allocator
6354          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6355          * that page allocator won't try to merge buddies from
6356          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6357          * other migration type.
6358          *
6359          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6360          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6361          * we are interested in).  This will put all the pages in
6362          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6363          *
6364          * When this is done, we take the pages in range from page
6365          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6366          * page allocator will never consider using them.
6367          *
6368          * This lets us mark the pageblocks back as
6369          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6370          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6371          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6372          */
6373
6374         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6375                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6376                                        false);
6377         if (ret)
6378                 return ret;
6379
6380         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6381         if (ret)
6382                 goto done;
6383
6384         /*
6385          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6386          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6387          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6388          * What we are going to do is to allocate all pages from
6389          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6390          *
6391          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6392          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6393          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6394          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6395          * once this is done free the pages we are not interested in.
6396          *
6397          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6398          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6399          */
6400
6401         lru_add_drain_all();
6402         drain_all_pages(cc.zone);
6403
6404         order = 0;
6405         outer_start = start;
6406         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6407                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6408                         ret = -EBUSY;
6409                         goto done;
6410                 }
6411                 outer_start &= ~0UL << order;
6412         }
6413
6414         /* Make sure the range is really isolated. */
6415         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6416                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6417                         __func__, outer_start, end);
6418                 ret = -EBUSY;
6419                 goto done;
6420         }
6421
6422         /* Grab isolated pages from freelists. */
6423         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6424         if (!outer_end) {
6425                 ret = -EBUSY;
6426                 goto done;
6427         }
6428
6429         /* Free head and tail (if any) */
6430         if (start != outer_start)
6431                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6432         if (end != outer_end)
6433                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6434
6435 done:
6436         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6437                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6438         return ret;
6439 }
6440
6441 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6442 {
6443         unsigned int count = 0;
6444
6445         for (; nr_pages--; pfn++) {
6446                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6447
6448                 count += page_count(page) != 1;
6449                 __free_page(page);
6450         }
6451         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6452 }
6453 #endif
6454
6455 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6456 /*
6457  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6458  * page high values need to be recalulated.
6459  */
6460 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6461 {
6462         unsigned cpu;
6463         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6464         for_each_possible_cpu(cpu)
6465                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6466                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6467         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6468 }
6469 #endif
6470
6471 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6472 {
6473         unsigned long flags;
6474         int cpu;
6475         struct per_cpu_pageset *pset;
6476
6477         /* avoid races with drain_pages()  */
6478         local_irq_save(flags);
6479         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6480                 for_each_online_cpu(cpu) {
6481                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6482                         drain_zonestat(zone, pset);
6483                 }
6484                 free_percpu(zone->pageset);
6485                 zone->pageset = &boot_pageset;
6486         }
6487         local_irq_restore(flags);
6488 }
6489
6490 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6491 /*
6492  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6493  */
6494 void
6495 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6496 {
6497         struct page *page;
6498         struct zone *zone;
6499         unsigned int order, i;
6500         unsigned long pfn;
6501         unsigned long flags;
6502         /* find the first valid pfn */
6503         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6504                 if (pfn_valid(pfn))
6505                         break;
6506         if (pfn == end_pfn)
6507                 return;
6508         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6509         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6510         pfn = start_pfn;
6511         while (pfn < end_pfn) {
6512                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6513                         pfn++;
6514                         continue;
6515                 }
6516                 page = pfn_to_page(pfn);
6517                 /*
6518                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6519                  * page_count() is not 0.
6520                  */
6521                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6522                         pfn++;
6523                         SetPageReserved(page);
6524                         continue;
6525                 }
6526
6527                 BUG_ON(page_count(page));
6528                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6529                 order = page_order(page);
6530 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6531                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6532                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6533 #endif
6534                 list_del(&page->lru);
6535                 rmv_page_order(page);
6536                 zone->free_area[order].nr_free--;
6537                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6538                         SetPageReserved((page+i));
6539                 pfn += (1 << order);
6540         }
6541         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6542 }
6543 #endif
6544
6545 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6546 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6547 {
6548         struct zone *zone = page_zone(page);
6549         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6550         unsigned long flags;
6551         unsigned int order;
6552
6553         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6554         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6555                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6556
6557                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6558                         break;
6559         }
6560         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6561
6562         return order < MAX_ORDER;
6563 }
6564 #endif