]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: introduce putback_movable_pages()
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
372                 bad_page(page);
373                 bad++;
374         }
375
376         __ClearPageHead(page);
377
378         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
379                 struct page *p = page + i;
380
381                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
382                         bad_page(page);
383                         bad++;
384                 }
385                 __ClearPageTail(p);
386         }
387
388         return bad;
389 }
390
391 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
392 {
393         int i;
394
395         /*
396          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
397          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
398          */
399         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
400         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
401                 clear_highpage(page + i);
402 }
403
404 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
405 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
406
407 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
408 {
409         unsigned long res;
410
411         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
412                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
413                 return 0;
414         }
415         _debug_guardpage_minorder = res;
416         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
417         return 0;
418 }
419 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
420
421 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
422 {
423         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
424 }
425
426 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
427 {
428         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
429 }
430 #else
431 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
432 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 #endif
434
435 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
436 {
437         set_page_private(page, order);
438         __SetPageBuddy(page);
439 }
440
441 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
442 {
443         __ClearPageBuddy(page);
444         set_page_private(page, 0);
445 }
446
447 /*
448  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
449  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
450  *
451  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
452  * the following equation:
453  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
454  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
455  * 1 buddy is #10:
456  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
457  *
458  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
459  * satisfies the following equation:
460  *     P = B & ~(1 << O)
461  *
462  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
463  */
464 static inline unsigned long
465 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
466 {
467         return page_idx ^ (1 << order);
468 }
469
470 /*
471  * This function checks whether a page is free && is the buddy
472  * we can do coalesce a page and its buddy if
473  * (a) the buddy is not in a hole &&
474  * (b) the buddy is in the buddy system &&
475  * (c) a page and its buddy have the same order &&
476  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
477  *
478  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
479  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
480  *
481  * For recording page's order, we use page_private(page).
482  */
483 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
484                                                                 int order)
485 {
486         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
487                 return 0;
488
489         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
490                 return 0;
491
492         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
493                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
494                 return 1;
495         }
496
497         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
498                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
499                 return 1;
500         }
501         return 0;
502 }
503
504 /*
505  * Freeing function for a buddy system allocator.
506  *
507  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
508  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
509  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
510  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
511  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
512  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
513  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
514  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
515  * parts of the VM system.
516  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
517  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
518  * order is recorded in page_private(page) field.
519  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
520  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
521  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
522  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
523  * triggers coalescing into a block of larger size.
524  *
525  * -- wli
526  */
527
528 static inline void __free_one_page(struct page *page,
529                 struct zone *zone, unsigned int order,
530                 int migratetype)
531 {
532         unsigned long page_idx;
533         unsigned long combined_idx;
534         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
535         struct page *buddy;
536
537         if (unlikely(PageCompound(page)))
538                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
539                         return;
540
541         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
542
543         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
544
545         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
546         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
547
548         while (order < MAX_ORDER-1) {
549                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
550                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
551                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
552                         break;
553                 /*
554                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
555                  * merge with it and move up one order.
556                  */
557                 if (page_is_guard(buddy)) {
558                         clear_page_guard_flag(buddy);
559                         set_page_private(page, 0);
560                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
561                                                   migratetype);
562                 } else {
563                         list_del(&buddy->lru);
564                         zone->free_area[order].nr_free--;
565                         rmv_page_order(buddy);
566                 }
567                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
568                 page = page + (combined_idx - page_idx);
569                 page_idx = combined_idx;
570                 order++;
571         }
572         set_page_order(page, order);
573
574         /*
575          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
576          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
577          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
578          * that is happening, add the free page to the tail of the list
579          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
580          * as a higher order page
581          */
582         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
583                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
584                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
585                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
586                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
587                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
588                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
589                         list_add_tail(&page->lru,
590                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591                         goto out;
592                 }
593         }
594
595         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
596 out:
597         zone->free_area[order].nr_free++;
598 }
599
600 static inline int free_pages_check(struct page *page)
601 {
602         if (unlikely(page_mapcount(page) |
603                 (page->mapping != NULL)  |
604                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
605                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
606                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
607                 bad_page(page);
608                 return 1;
609         }
610         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
611                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Frees a number of pages from the PCP lists
617  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
618  * count is the number of pages to free.
619  *
620  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
621  * see if this freeing clears that state.
622  *
623  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
624  * pinned" detection logic.
625  */
626 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
627                                         struct per_cpu_pages *pcp)
628 {
629         int migratetype = 0;
630         int batch_free = 0;
631         int to_free = count;
632
633         spin_lock(&zone->lock);
634         zone->all_unreclaimable = 0;
635         zone->pages_scanned = 0;
636
637         while (to_free) {
638                 struct page *page;
639                 struct list_head *list;
640
641                 /*
642                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
643                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
644                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
645                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
646                  * lists
647                  */
648                 do {
649                         batch_free++;
650                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
651                                 migratetype = 0;
652                         list = &pcp->lists[migratetype];
653                 } while (list_empty(list));
654
655                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
656                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
657                         batch_free = to_free;
658
659                 do {
660                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
661
662                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
663                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
664                         list_del(&page->lru);
665                         mt = get_freepage_migratetype(page);
666                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
667                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
668                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
669                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
670                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
671                                 if (is_migrate_cma(mt))
672                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
673                         }
674                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
675         }
676         spin_unlock(&zone->lock);
677 }
678
679 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
680                                 int migratetype)
681 {
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->all_unreclaimable = 0;
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
687         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
688                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
689         spin_unlock(&zone->lock);
690 }
691
692 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
693 {
694         int i;
695         int bad = 0;
696
697         trace_mm_page_free(page, order);
698         kmemcheck_free_shadow(page, order);
699
700         if (PageAnon(page))
701                 page->mapping = NULL;
702         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
703                 bad += free_pages_check(page + i);
704         if (bad)
705                 return false;
706
707         if (!PageHighMem(page)) {
708                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
709                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
710                                            PAGE_SIZE << order);
711         }
712         arch_free_page(page, order);
713         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
714
715         return true;
716 }
717
718 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         unsigned long flags;
721         int migratetype;
722
723         if (!free_pages_prepare(page, order))
724                 return;
725
726         local_irq_save(flags);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
729         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
730         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
731         local_irq_restore(flags);
732 }
733
734 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
735 {
736         unsigned int nr_pages = 1 << order;
737         unsigned int loop;
738
739         prefetchw(page);
740         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
741                 struct page *p = &page[loop];
742
743                 if (loop + 1 < nr_pages)
744                         prefetchw(p + 1);
745                 __ClearPageReserved(p);
746                 set_page_count(p, 0);
747         }
748
749         set_page_refcounted(page);
750         __free_pages(page, order);
751 }
752
753 #ifdef CONFIG_CMA
754 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
755 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
756 {
757         unsigned i = pageblock_nr_pages;
758         struct page *p = page;
759
760         do {
761                 __ClearPageReserved(p);
762                 set_page_count(p, 0);
763         } while (++p, --i);
764
765         set_page_refcounted(page);
766         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
767         __free_pages(page, pageblock_order);
768         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
774  * Please do not alter this order without good reasons and regression
775  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
776  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
777  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
778  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
779  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
780  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
781  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
782  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
783  *
784  * -- wli
785  */
786 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
787         int low, int high, struct free_area *area,
788         int migratetype)
789 {
790         unsigned long size = 1 << high;
791
792         while (high > low) {
793                 area--;
794                 high--;
795                 size >>= 1;
796                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
797
798 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
799                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
800                         /*
801                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
802                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
803                          * Corresponding page table entries will not be touched,
804                          * pages will stay not present in virtual address space
805                          */
806                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
807                         set_page_guard_flag(&page[size]);
808                         set_page_private(&page[size], high);
809                         /* Guard pages are not available for any usage */
810                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
811                                                   migratetype);
812                         continue;
813                 }
814 #endif
815                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
816                 area->nr_free++;
817                 set_page_order(&page[size], high);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * This page is about to be returned from the page allocator
823  */
824 static inline int check_new_page(struct page *page)
825 {
826         if (unlikely(page_mapcount(page) |
827                 (page->mapping != NULL)  |
828                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
829                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
830                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
831                 bad_page(page);
832                 return 1;
833         }
834         return 0;
835 }
836
837 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
838 {
839         int i;
840
841         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
842                 struct page *p = page + i;
843                 if (unlikely(check_new_page(p)))
844                         return 1;
845         }
846
847         set_page_private(page, 0);
848         set_page_refcounted(page);
849
850         arch_alloc_page(page, order);
851         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
852
853         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
854                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
855
856         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
857                 prep_compound_page(page, order);
858
859         return 0;
860 }
861
862 /*
863  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
864  * the smallest available page from the freelists
865  */
866 static inline
867 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
868                                                 int migratetype)
869 {
870         unsigned int current_order;
871         struct free_area * area;
872         struct page *page;
873
874         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
875         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
876                 area = &(zone->free_area[current_order]);
877                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
878                         continue;
879
880                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
881                                                         struct page, lru);
882                 list_del(&page->lru);
883                 rmv_page_order(page);
884                 area->nr_free--;
885                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
886                 return page;
887         }
888
889         return NULL;
890 }
891
892
893 /*
894  * This array describes the order lists are fallen back to when
895  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
896  */
897 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
898         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
900 #ifdef CONFIG_CMA
901         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
902         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
903 #else
904         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
905 #endif
906         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
908 };
909
910 /*
911  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
912  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
913  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
914  */
915 int move_freepages(struct zone *zone,
916                           struct page *start_page, struct page *end_page,
917                           int migratetype)
918 {
919         struct page *page;
920         unsigned long order;
921         int pages_moved = 0;
922
923 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
924         /*
925          * page_zone is not safe to call in this context when
926          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
927          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
928          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
929          * grouping pages by mobility
930          */
931         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
932 #endif
933
934         for (page = start_page; page <= end_page;) {
935                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
936                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
937
938                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
939                         page++;
940                         continue;
941                 }
942
943                 if (!PageBuddy(page)) {
944                         page++;
945                         continue;
946                 }
947
948                 order = page_order(page);
949                 list_move(&page->lru,
950                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
951                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
952                 page += 1 << order;
953                 pages_moved += 1 << order;
954         }
955
956         return pages_moved;
957 }
958
959 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
960                                 int migratetype)
961 {
962         unsigned long start_pfn, end_pfn;
963         struct page *start_page, *end_page;
964
965         start_pfn = page_to_pfn(page);
966         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
967         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
968         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
969         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
970
971         /* Do not cross zone boundaries */
972         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
973                 start_page = page;
974         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
975                 return 0;
976
977         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
978 }
979
980 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
981                                         int start_order, int migratetype)
982 {
983         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
984
985         while (nr_pageblocks--) {
986                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
987                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
988         }
989 }
990
991 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
992 static inline struct page *
993 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
994 {
995         struct free_area * area;
996         int current_order;
997         struct page *page;
998         int migratetype, i;
999
1000         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1001         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1002                                                 --current_order) {
1003                 for (i = 0;; i++) {
1004                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1005
1006                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1007                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1008                                 break;
1009
1010                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1011                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1012                                 continue;
1013
1014                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1015                                         struct page, lru);
1016                         area->nr_free--;
1017
1018                         /*
1019                          * If breaking a large block of pages, move all free
1020                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1021                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1022                          * aggressive about taking ownership of free pages
1023                          *
1024                          * On the other hand, never change migration
1025                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1026                          * pages on different free lists. We don't
1027                          * want unmovable pages to be allocated from
1028                          * MIGRATE_CMA areas.
1029                          */
1030                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1031                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1032                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1033                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1034                                 int pages;
1035                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1036                                                                 start_migratetype);
1037
1038                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1039                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1040                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1041                                         set_pageblock_migratetype(page,
1042                                                                 start_migratetype);
1043
1044                                 migratetype = start_migratetype;
1045                         }
1046
1047                         /* Remove the page from the freelists */
1048                         list_del(&page->lru);
1049                         rmv_page_order(page);
1050
1051                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1052                         if (current_order >= pageblock_order &&
1053                             !is_migrate_cma(migratetype))
1054                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1055                                                         start_migratetype);
1056
1057                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1058                                is_migrate_cma(migratetype)
1059                              ? migratetype : start_migratetype);
1060
1061                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1062                                 start_migratetype, migratetype);
1063
1064                         return page;
1065                 }
1066         }
1067
1068         return NULL;
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1073  * Call me with the zone->lock already held.
1074  */
1075 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1076                                                 int migratetype)
1077 {
1078         struct page *page;
1079
1080 retry_reserve:
1081         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1082
1083         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1084                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1085
1086                 /*
1087                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1088                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1089                  * and we want just one call site
1090                  */
1091                 if (!page) {
1092                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1093                         goto retry_reserve;
1094                 }
1095         }
1096
1097         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1098         return page;
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1103  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1104  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1105  */
1106 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1107                         unsigned long count, struct list_head *list,
1108                         int migratetype, int cold)
1109 {
1110         int mt = migratetype, i;
1111
1112         spin_lock(&zone->lock);
1113         for (i = 0; i < count; ++i) {
1114                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1115                 if (unlikely(page == NULL))
1116                         break;
1117
1118                 /*
1119                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1120                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1121                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1122                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1123                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1124                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1125                  * properly.
1126                  */
1127                 if (likely(cold == 0))
1128                         list_add(&page->lru, list);
1129                 else
1130                         list_add_tail(&page->lru, list);
1131                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1132                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1133                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1134                                 mt = migratetype;
1135                 }
1136                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1137                 list = &page->lru;
1138                 if (is_migrate_cma(mt))
1139                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1140                                               -(1 << order));
1141         }
1142         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1143         spin_unlock(&zone->lock);
1144         return i;
1145 }
1146
1147 #ifdef CONFIG_NUMA
1148 /*
1149  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1150  * currently executing processor on remote nodes after they have
1151  * expired.
1152  *
1153  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1154  * a single processor.
1155  */
1156 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1157 {
1158         unsigned long flags;
1159         int to_drain;
1160
1161         local_irq_save(flags);
1162         if (pcp->count >= pcp->batch)
1163                 to_drain = pcp->batch;
1164         else
1165                 to_drain = pcp->count;
1166         if (to_drain > 0) {
1167                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1168                 pcp->count -= to_drain;
1169         }
1170         local_irq_restore(flags);
1171 }
1172 #endif
1173
1174 /*
1175  * Drain pages of the indicated processor.
1176  *
1177  * The processor must either be the current processor and the
1178  * thread pinned to the current processor or a processor that
1179  * is not online.
1180  */
1181 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1182 {
1183         unsigned long flags;
1184         struct zone *zone;
1185
1186         for_each_populated_zone(zone) {
1187                 struct per_cpu_pageset *pset;
1188                 struct per_cpu_pages *pcp;
1189
1190                 local_irq_save(flags);
1191                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1192
1193                 pcp = &pset->pcp;
1194                 if (pcp->count) {
1195                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1196                         pcp->count = 0;
1197                 }
1198                 local_irq_restore(flags);
1199         }
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1204  */
1205 void drain_local_pages(void *arg)
1206 {
1207         drain_pages(smp_processor_id());
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1212  *
1213  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1214  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1215  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1216  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1217  * before the call to on_each_cpu_mask().
1218  */
1219 void drain_all_pages(void)
1220 {
1221         int cpu;
1222         struct per_cpu_pageset *pcp;
1223         struct zone *zone;
1224
1225         /*
1226          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1227          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1228          */
1229         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1230
1231         /*
1232          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1233          * as offline notification will cause the notified
1234          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1235          * disables preemption as part of its processing
1236          */
1237         for_each_online_cpu(cpu) {
1238                 bool has_pcps = false;
1239                 for_each_populated_zone(zone) {
1240                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1241                         if (pcp->pcp.count) {
1242                                 has_pcps = true;
1243                                 break;
1244                         }
1245                 }
1246                 if (has_pcps)
1247                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1248                 else
1249                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1250         }
1251         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1252 }
1253
1254 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1255
1256 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1257 {
1258         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1259         unsigned long flags;
1260         int order, t;
1261         struct list_head *curr;
1262
1263         if (!zone->spanned_pages)
1264                 return;
1265
1266         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1267
1268         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1269         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1270                 if (pfn_valid(pfn)) {
1271                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1272
1273                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1274                                 swsusp_unset_page_free(page);
1275                 }
1276
1277         for_each_migratetype_order(order, t) {
1278                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1279                         unsigned long i;
1280
1281                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1282                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1283                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1284                 }
1285         }
1286         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1287 }
1288 #endif /* CONFIG_PM */
1289
1290 /*
1291  * Free a 0-order page
1292  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1293  */
1294 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1295 {
1296         struct zone *zone = page_zone(page);
1297         struct per_cpu_pages *pcp;
1298         unsigned long flags;
1299         int migratetype;
1300
1301         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1302                 return;
1303
1304         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1305         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1306         local_irq_save(flags);
1307         __count_vm_event(PGFREE);
1308
1309         /*
1310          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1311          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1312          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1313          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1314          * excessively into the page allocator
1315          */
1316         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1317                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1318                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1319                         goto out;
1320                 }
1321                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1322         }
1323
1324         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1325         if (cold)
1326                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1327         else
1328                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1329         pcp->count++;
1330         if (pcp->count >= pcp->high) {
1331                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1332                 pcp->count -= pcp->batch;
1333         }
1334
1335 out:
1336         local_irq_restore(flags);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Free a list of 0-order pages
1341  */
1342 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1343 {
1344         struct page *page, *next;
1345
1346         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1347                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1348                 free_hot_cold_page(page, cold);
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1354  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1355  * Each sub-page must be freed individually.
1356  *
1357  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1358  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1359  */
1360 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1361 {
1362         int i;
1363
1364         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1365         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1366
1367 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1368         /*
1369          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1370          * otherwise free the whole shadow.
1371          */
1372         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1373                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1374 #endif
1375
1376         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1377                 set_page_refcounted(page + i);
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1382  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1383  * with parallel allocators
1384  */
1385 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1386 {
1387         unsigned int order;
1388         unsigned long watermark;
1389         struct zone *zone;
1390         int mt;
1391
1392         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1393
1394         zone = page_zone(page);
1395         order = page_order(page);
1396
1397         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1398         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1399         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1400                 return 0;
1401
1402         /* Remove page from free list */
1403         list_del(&page->lru);
1404         zone->free_area[order].nr_free--;
1405         rmv_page_order(page);
1406
1407         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1408         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1409                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1410
1411         if (alloc_order != order)
1412                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1413                         &zone->free_area[order], migratetype);
1414
1415         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1416         if (order >= pageblock_order - 1) {
1417                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1418                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1419                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1420                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1421                                 set_pageblock_migratetype(page,
1422                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1423                 }
1424         }
1425
1426         return 1UL << order;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1431  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1432  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1433  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1434  * are enabled.
1435  *
1436  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1437  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1438  */
1439 int split_free_page(struct page *page)
1440 {
1441         unsigned int order;
1442         int nr_pages;
1443
1444         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1445         order = page_order(page);
1446
1447         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1448         if (!nr_pages)
1449                 return 0;
1450
1451         /* Split into individual pages */
1452         set_page_refcounted(page);
1453         split_page(page, order);
1454         return nr_pages;
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1459  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1460  * or two.
1461  */
1462 static inline
1463 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1464                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1465                         int migratetype)
1466 {
1467         unsigned long flags;
1468         struct page *page;
1469         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1470
1471 again:
1472         if (likely(order == 0)) {
1473                 struct per_cpu_pages *pcp;
1474                 struct list_head *list;
1475
1476                 local_irq_save(flags);
1477                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1478                 list = &pcp->lists[migratetype];
1479                 if (list_empty(list)) {
1480                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1481                                         pcp->batch, list,
1482                                         migratetype, cold);
1483                         if (unlikely(list_empty(list)))
1484                                 goto failed;
1485                 }
1486
1487                 if (cold)
1488                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1489                 else
1490                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1491
1492                 list_del(&page->lru);
1493                 pcp->count--;
1494         } else {
1495                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1496                         /*
1497                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1498                          *
1499                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1500                          * properly detect and handle allocation failures.
1501                          *
1502                          * We most definitely don't want callers attempting to
1503                          * allocate greater than order-1 page units with
1504                          * __GFP_NOFAIL.
1505                          */
1506                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1507                 }
1508                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1509                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1510                 spin_unlock(&zone->lock);
1511                 if (!page)
1512                         goto failed;
1513                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1514                                           get_pageblock_migratetype(page));
1515         }
1516
1517         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1518         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1519         local_irq_restore(flags);
1520
1521         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1522         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1523                 goto again;
1524         return page;
1525
1526 failed:
1527         local_irq_restore(flags);
1528         return NULL;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1532
1533 static struct {
1534         struct fault_attr attr;
1535
1536         u32 ignore_gfp_highmem;
1537         u32 ignore_gfp_wait;
1538         u32 min_order;
1539 } fail_page_alloc = {
1540         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1541         .ignore_gfp_wait = 1,
1542         .ignore_gfp_highmem = 1,
1543         .min_order = 1,
1544 };
1545
1546 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1547 {
1548         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1549 }
1550 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1551
1552 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1553 {
1554         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1555                 return false;
1556         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1557                 return false;
1558         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1559                 return false;
1560         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1561                 return false;
1562
1563         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1564 }
1565
1566 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1567
1568 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1569 {
1570         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1571         struct dentry *dir;
1572
1573         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1574                                         &fail_page_alloc.attr);
1575         if (IS_ERR(dir))
1576                 return PTR_ERR(dir);
1577
1578         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1579                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1580                 goto fail;
1581         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1582                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1583                 goto fail;
1584         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1585                                 &fail_page_alloc.min_order))
1586                 goto fail;
1587
1588         return 0;
1589 fail:
1590         debugfs_remove_recursive(dir);
1591
1592         return -ENOMEM;
1593 }
1594
1595 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1596
1597 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1598
1599 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1600
1601 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1602 {
1603         return false;
1604 }
1605
1606 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1607
1608 /*
1609  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1610  * of the allocation.
1611  */
1612 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1613                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1614 {
1615         /* free_pages my go negative - that's OK */
1616         long min = mark;
1617         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1618         int o;
1619
1620         free_pages -= (1 << order) - 1;
1621         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1622                 min -= min / 2;
1623         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1624                 min -= min / 4;
1625 #ifdef CONFIG_CMA
1626         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1627         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1628                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1629 #endif
1630         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1631                 return false;
1632         for (o = 0; o < order; o++) {
1633                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1634                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1635
1636                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1637                 min >>= 1;
1638
1639                 if (free_pages <= min)
1640                         return false;
1641         }
1642         return true;
1643 }
1644
1645 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1646 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1647 {
1648         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1649                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1650         return 0;
1651 }
1652 #else
1653 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1654 {
1655         return 0;
1656 }
1657 #endif
1658
1659 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1660                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1661 {
1662         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1663                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1664 }
1665
1666 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1667                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1668 {
1669         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1670
1671         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1672                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1673
1674         /*
1675          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1676          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1677          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1678          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1679          * reclaim path.
1680          */
1681         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1682         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1683                                                                 free_pages);
1684 }
1685
1686 #ifdef CONFIG_NUMA
1687 /*
1688  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1689  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1690  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1691  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1692  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1693  *
1694  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1695  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1696  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1697  *
1698  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1699  * nothing and returns NULL.
1700  *
1701  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1702  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1703  *
1704  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1705  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1706  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1707  * quickly as we can.
1708  */
1709 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1710 {
1711         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1712         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1713
1714         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1715         if (!zlc)
1716                 return NULL;
1717
1718         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1719                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1720                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1721         }
1722
1723         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1724                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1725                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1726         return allowednodes;
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1731  * if it is worth looking at further for free memory:
1732  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1733  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1734  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1735  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1736  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1737  * else return false (zero) if it is not.
1738  *
1739  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1740  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1741  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1742  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1743  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1744  * into the second scan of the zonelist.
1745  *
1746  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1747  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1748  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1749  * unturned looking for a free page.
1750  */
1751 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1752                                                 nodemask_t *allowednodes)
1753 {
1754         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1755         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1756         int n;                          /* node that zone *z is on */
1757
1758         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1759         if (!zlc)
1760                 return 1;
1761
1762         i = z - zonelist->_zonerefs;
1763         n = zlc->z_to_n[i];
1764
1765         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1766         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1771  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1772  * from that zone don't waste time re-examining it.
1773  */
1774 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1775 {
1776         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1777         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1778
1779         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1780         if (!zlc)
1781                 return;
1782
1783         i = z - zonelist->_zonerefs;
1784
1785         set_bit(i, zlc->fullzones);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1790  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1791  */
1792 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795
1796         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1797         if (!zlc)
1798                 return;
1799
1800         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1801 }
1802
1803 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1804 {
1805         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1806 }
1807
1808 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1809 {
1810         int i;
1811
1812         for_each_online_node(i)
1813                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1814                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1815                 else
1816                         zone_reclaim_mode = 1;
1817 }
1818
1819 #else   /* CONFIG_NUMA */
1820
1821 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1822 {
1823         return NULL;
1824 }
1825
1826 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1827                                 nodemask_t *allowednodes)
1828 {
1829         return 1;
1830 }
1831
1832 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1833 {
1834 }
1835
1836 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1837 {
1838 }
1839
1840 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1841 {
1842         return true;
1843 }
1844
1845 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1846 {
1847 }
1848 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1849
1850 /*
1851  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1852  * a page.
1853  */
1854 static struct page *
1855 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1856                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1857                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1858 {
1859         struct zoneref *z;
1860         struct page *page = NULL;
1861         int classzone_idx;
1862         struct zone *zone;
1863         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1864         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1865         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1866
1867         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1868 zonelist_scan:
1869         /*
1870          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1871          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1872          */
1873         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1874                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1875                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1876                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1877                                 continue;
1878                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1879                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1880                                 continue;
1881                 /*
1882                  * When allocating a page cache page for writing, we
1883                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1884                  * limit, such that no single zone holds more than its
1885                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1886                  * The dirty limits take into account the zone's
1887                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1888                  * should be able to balance it without having to
1889                  * write pages from its LRU list.
1890                  *
1891                  * This may look like it could increase pressure on
1892                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1893                  * before they are full.  But the pages that do spill
1894                  * over are limited as the lower zones are protected
1895                  * by this very same mechanism.  It should not become
1896                  * a practical burden to them.
1897                  *
1898                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1899                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1900                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1901                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1902                  * zones are together not big enough to reach the
1903                  * global limit.  The proper fix for these situations
1904                  * will require awareness of zones in the
1905                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1906                  */
1907                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1908                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1909                         goto this_zone_full;
1910
1911                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1912                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1913                         unsigned long mark;
1914                         int ret;
1915
1916                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1917                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1918                                     classzone_idx, alloc_flags))
1919                                 goto try_this_zone;
1920
1921                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1922                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1923                                 /*
1924                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1925                                  * and before considering the first zone allowed
1926                                  * by the cpuset.
1927                                  */
1928                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1929                                 zlc_active = 1;
1930                                 did_zlc_setup = 1;
1931                         }
1932
1933                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1934                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1935                                 goto this_zone_full;
1936
1937                         /*
1938                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1939                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1940                          */
1941                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1942                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1943                                 continue;
1944
1945                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1946                         switch (ret) {
1947                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1948                                 /* did not scan */
1949                                 continue;
1950                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1951                                 /* scanned but unreclaimable */
1952                                 continue;
1953                         default:
1954                                 /* did we reclaim enough */
1955                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1956                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1957                                         goto this_zone_full;
1958                         }
1959                 }
1960
1961 try_this_zone:
1962                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1963                                                 gfp_mask, migratetype);
1964                 if (page)
1965                         break;
1966 this_zone_full:
1967                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1968                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1969         }
1970
1971         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1972                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1973                 zlc_active = 0;
1974                 goto zonelist_scan;
1975         }
1976
1977         if (page)
1978                 /*
1979                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1980                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1981                  * that the caller is taking steps that will free more
1982                  * memory. The caller should avoid the page being used
1983                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1984                  */
1985                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1986
1987         return page;
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1992  * meminfo in irq context.
1993  */
1994 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1995 {
1996         bool ret = false;
1997
1998 #if NODES_SHIFT > 8
1999         ret = in_interrupt();
2000 #endif
2001         return ret;
2002 }
2003
2004 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2005                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2006                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2007
2008 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2009 {
2010         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2011
2012         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2013             debug_guardpage_minorder() > 0)
2014                 return;
2015
2016         /*
2017          * This documents exceptions given to allocations in certain
2018          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2019          * of allowed nodes.
2020          */
2021         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2022                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2023                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2024                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2025         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2026                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2027
2028         if (fmt) {
2029                 struct va_format vaf;
2030                 va_list args;
2031
2032                 va_start(args, fmt);
2033
2034                 vaf.fmt = fmt;
2035                 vaf.va = &args;
2036
2037                 pr_warn("%pV", &vaf);
2038
2039                 va_end(args);
2040         }
2041
2042         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2043                 current->comm, order, gfp_mask);
2044
2045         dump_stack();
2046         if (!should_suppress_show_mem())
2047                 show_mem(filter);
2048 }
2049
2050 static inline int
2051 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2052                                 unsigned long did_some_progress,
2053                                 unsigned long pages_reclaimed)
2054 {
2055         /* Do not loop if specifically requested */
2056         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2057                 return 0;
2058
2059         /* Always retry if specifically requested */
2060         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2061                 return 1;
2062
2063         /*
2064          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2065          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2066          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2067          */
2068         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2069                 return 0;
2070
2071         /*
2072          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2073          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2074          * implementations.
2075          */
2076         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2077                 return 1;
2078
2079         /*
2080          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2081          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2082          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2083          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2084          * allocation still fails, we stop retrying.
2085          */
2086         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2087                 return 1;
2088
2089         return 0;
2090 }
2091
2092 static inline struct page *
2093 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2094         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2095         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2096         int migratetype)
2097 {
2098         struct page *page;
2099
2100         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2101         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2102                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2103                 return NULL;
2104         }
2105
2106         /*
2107          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2108          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2109          * we're still under heavy pressure.
2110          */
2111         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2112                 order, zonelist, high_zoneidx,
2113                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2114                 preferred_zone, migratetype);
2115         if (page)
2116                 goto out;
2117
2118         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2119                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2120                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2121                         goto out;
2122                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2123                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2124                         goto out;
2125                 /*
2126                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2127                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2128                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2129                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2130                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2131                  */
2132                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2133                         goto out;
2134         }
2135         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2136         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2137
2138 out:
2139         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2140         return page;
2141 }
2142
2143 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2144 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2145 static struct page *
2146 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2147         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2148         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2149         int migratetype, bool sync_migration,
2150         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2151         unsigned long *did_some_progress)
2152 {
2153         struct page *page = NULL;
2154
2155         if (!order)
2156                 return NULL;
2157
2158         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2159                 *deferred_compaction = true;
2160                 return NULL;
2161         }
2162
2163         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2164         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2165                                                 nodemask, sync_migration,
2166                                                 contended_compaction, &page);
2167         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2168
2169         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2170         if (page) {
2171                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2172                 goto got_page;
2173         }
2174
2175         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2176                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2177                 drain_pages(get_cpu());
2178                 put_cpu();
2179
2180                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2181                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2182                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2183                                 preferred_zone, migratetype);
2184                 if (page) {
2185 got_page:
2186                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2187                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2188                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2189                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2190                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2191                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2192                         return page;
2193                 }
2194
2195                 /*
2196                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2197                  * The most likely reason is that pages exist,
2198                  * but not enough to satisfy watermarks.
2199                  */
2200                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2201
2202                 /*
2203                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2204                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2205                  */
2206                 if (sync_migration)
2207                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2208
2209                 cond_resched();
2210         }
2211
2212         return NULL;
2213 }
2214 #else
2215 static inline struct page *
2216 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2217         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2218         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2219         int migratetype, bool sync_migration,
2220         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2221         unsigned long *did_some_progress)
2222 {
2223         return NULL;
2224 }
2225 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2226
2227 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2228 static int
2229 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2230                   nodemask_t *nodemask)
2231 {
2232         struct reclaim_state reclaim_state;
2233         int progress;
2234
2235         cond_resched();
2236
2237         /* We now go into synchronous reclaim */
2238         cpuset_memory_pressure_bump();
2239         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2240         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2241         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2242         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2243
2244         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2245
2246         current->reclaim_state = NULL;
2247         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2248         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2249
2250         cond_resched();
2251
2252         return progress;
2253 }
2254
2255 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2256 static inline struct page *
2257 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2258         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2259         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2260         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2261 {
2262         struct page *page = NULL;
2263         bool drained = false;
2264
2265         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2266                                                nodemask);
2267         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2268                 return NULL;
2269
2270         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2271         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2272                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2273
2274 retry:
2275         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2276                                         zonelist, high_zoneidx,
2277                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2278                                         preferred_zone, migratetype);
2279
2280         /*
2281          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2282          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2283          */
2284         if (!page && !drained) {
2285                 drain_all_pages();
2286                 drained = true;
2287                 goto retry;
2288         }
2289
2290         return page;
2291 }
2292
2293 /*
2294  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2295  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2296  */
2297 static inline struct page *
2298 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2299         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2300         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2301         int migratetype)
2302 {
2303         struct page *page;
2304
2305         do {
2306                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2307                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2308                         preferred_zone, migratetype);
2309
2310                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2311                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2312         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2313
2314         return page;
2315 }
2316
2317 static inline
2318 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2319                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2320                                                 enum zone_type classzone_idx)
2321 {
2322         struct zoneref *z;
2323         struct zone *zone;
2324
2325         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2326                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2327 }
2328
2329 static inline int
2330 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2331 {
2332         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2333         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2334
2335         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2336         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2337
2338         /*
2339          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2340          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2341          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2342          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2343          */
2344         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2345
2346         if (!wait) {
2347                 /*
2348                  * Not worth trying to allocate harder for
2349                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2350                  */
2351                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2352                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2353                 /*
2354                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2355                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2356                  */
2357                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2358         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2359                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2360
2361         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2362                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2363                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2364                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2365                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2366                 else if (!in_interrupt() &&
2367                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2368                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2369                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2370         }
2371 #ifdef CONFIG_CMA
2372         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2373                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2374 #endif
2375         return alloc_flags;
2376 }
2377
2378 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2379 {
2380         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2381 }
2382
2383 static inline struct page *
2384 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2385         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2386         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2387         int migratetype)
2388 {
2389         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2390         struct page *page = NULL;
2391         int alloc_flags;
2392         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2393         unsigned long did_some_progress;
2394         bool sync_migration = false;
2395         bool deferred_compaction = false;
2396         bool contended_compaction = false;
2397
2398         /*
2399          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2400          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2401          * be using allocators in order of preference for an area that is
2402          * too large.
2403          */
2404         if (order >= MAX_ORDER) {
2405                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2406                 return NULL;
2407         }
2408
2409         /*
2410          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2411          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2412          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2413          * using a larger set of nodes after it has established that the
2414          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2415          * over allocated.
2416          */
2417         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2418                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2419                 goto nopage;
2420
2421 restart:
2422         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2423                                         zone_idx(preferred_zone));
2424
2425         /*
2426          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2427          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2428          * to how we want to proceed.
2429          */
2430         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2431
2432         /*
2433          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2434          * cpusets.
2435          */
2436         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2437                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2438                                         &preferred_zone);
2439
2440 rebalance:
2441         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2442         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2443                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2444                         preferred_zone, migratetype);
2445         if (page)
2446                 goto got_pg;
2447
2448         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2449         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2450                 /*
2451                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2452                  * the allocation is high priority and these type of
2453                  * allocations are system rather than user orientated
2454                  */
2455                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2456
2457                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2458                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2459                                 preferred_zone, migratetype);
2460                 if (page) {
2461                         goto got_pg;
2462                 }
2463         }
2464
2465         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2466         if (!wait)
2467                 goto nopage;
2468
2469         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2470         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2471                 goto nopage;
2472
2473         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2474         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2475                 goto nopage;
2476
2477         /*
2478          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2479          * attempts after direct reclaim are synchronous
2480          */
2481         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2482                                         zonelist, high_zoneidx,
2483                                         nodemask,
2484                                         alloc_flags, preferred_zone,
2485                                         migratetype, sync_migration,
2486                                         &contended_compaction,
2487                                         &deferred_compaction,
2488                                         &did_some_progress);
2489         if (page)
2490                 goto got_pg;
2491         sync_migration = true;
2492
2493         /*
2494          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2495          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2496          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2497          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2498          */
2499         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2500             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2501                 goto nopage;
2502
2503         /* Try direct reclaim and then allocating */
2504         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2505                                         zonelist, high_zoneidx,
2506                                         nodemask,
2507                                         alloc_flags, preferred_zone,
2508                                         migratetype, &did_some_progress);
2509         if (page)
2510                 goto got_pg;
2511
2512         /*
2513          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2514          * running out of options and have to consider going OOM
2515          */
2516         if (!did_some_progress) {
2517                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2518                         if (oom_killer_disabled)
2519                                 goto nopage;
2520                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2521                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2522                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2523                                 goto nopage;
2524                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2525                                         zonelist, high_zoneidx,
2526                                         nodemask, preferred_zone,
2527                                         migratetype);
2528                         if (page)
2529                                 goto got_pg;
2530
2531                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2532                                 /*
2533                                  * The oom killer is not called for high-order
2534                                  * allocations that may fail, so if no progress
2535                                  * is being made, there are no other options and
2536                                  * retrying is unlikely to help.
2537                                  */
2538                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2539                                         goto nopage;
2540                                 /*
2541                                  * The oom killer is not called for lowmem
2542                                  * allocations to prevent needlessly killing
2543                                  * innocent tasks.
2544                                  */
2545                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2546                                         goto nopage;
2547                         }
2548
2549                         goto restart;
2550                 }
2551         }
2552
2553         /* Check if we should retry the allocation */
2554         pages_reclaimed += did_some_progress;
2555         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2556                                                 pages_reclaimed)) {
2557                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2558                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2559                 goto rebalance;
2560         } else {
2561                 /*
2562                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2563                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2564                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2565                  */
2566                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2567                                         zonelist, high_zoneidx,
2568                                         nodemask,
2569                                         alloc_flags, preferred_zone,
2570                                         migratetype, sync_migration,
2571                                         &contended_compaction,
2572                                         &deferred_compaction,
2573                                         &did_some_progress);
2574                 if (page)
2575                         goto got_pg;
2576         }
2577
2578 nopage:
2579         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2580         return page;
2581 got_pg:
2582         if (kmemcheck_enabled)
2583                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2584
2585         return page;
2586 }
2587
2588 /*
2589  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2590  */
2591 struct page *
2592 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2593                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2594 {
2595         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2596         struct zone *preferred_zone;
2597         struct page *page = NULL;
2598         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2599         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2600         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2601         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2602
2603         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2604
2605         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2606
2607         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2608
2609         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2610                 return NULL;
2611
2612         /*
2613          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2614          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2615          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2616          */
2617         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2618                 return NULL;
2619
2620         /*
2621          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2622          * verified in the (always inline) callee
2623          */
2624         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2625                 return NULL;
2626
2627 retry_cpuset:
2628         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2629
2630         /* The preferred zone is used for statistics later */
2631         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2632                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2633                                 &preferred_zone);
2634         if (!preferred_zone)
2635                 goto out;
2636
2637 #ifdef CONFIG_CMA
2638         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2639                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2640 #endif
2641         /* First allocation attempt */
2642         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2643                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2644                         preferred_zone, migratetype);
2645         if (unlikely(!page))
2646                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2647                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2648                                 preferred_zone, migratetype);
2649
2650         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2651
2652 out:
2653         /*
2654          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2655          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2656          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2657          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2658          */
2659         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2660                 goto retry_cpuset;
2661
2662         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2663
2664         return page;
2665 }
2666 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2667
2668 /*
2669  * Common helper functions.
2670  */
2671 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2672 {
2673         struct page *page;
2674
2675         /*
2676          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2677          * a highmem page
2678          */
2679         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2680
2681         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2682         if (!page)
2683                 return 0;
2684         return (unsigned long) page_address(page);
2685 }
2686 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2687
2688 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2689 {
2690         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2691 }
2692 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2693
2694 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2695 {
2696         if (put_page_testzero(page)) {
2697                 if (order == 0)
2698                         free_hot_cold_page(page, 0);
2699                 else
2700                         __free_pages_ok(page, order);
2701         }
2702 }
2703
2704 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2705
2706 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2707 {
2708         if (addr != 0) {
2709                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2710                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2711         }
2712 }
2713
2714 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2715
2716 /*
2717  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2718  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2719  *
2720  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2721  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2722  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2723  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2724  *
2725  * The caller knows better which flags it relies on.
2726  */
2727 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2728 {
2729         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2730         __free_pages(page, order);
2731 }
2732
2733 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2734 {
2735         if (addr != 0) {
2736                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2737                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2738         }
2739 }
2740
2741 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2742 {
2743         if (addr) {
2744                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2745                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2746
2747                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2748                 while (used < alloc_end) {
2749                         free_page(used);
2750                         used += PAGE_SIZE;
2751                 }
2752         }
2753         return (void *)addr;
2754 }
2755
2756 /**
2757  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2758  * @size: the number of bytes to allocate
2759  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2760  *
2761  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2762  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2763  * allocate memory in power-of-two pages.
2764  *
2765  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2766  *
2767  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2768  */
2769 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2770 {
2771         unsigned int order = get_order(size);
2772         unsigned long addr;
2773
2774         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2775         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2776 }
2777 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2778
2779 /**
2780  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2781  *                         pages on a node.
2782  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2783  * @size: the number of bytes to allocate
2784  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2785  *
2786  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2787  * back.
2788  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2789  * but is not exact.
2790  */
2791 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2792 {
2793         unsigned order = get_order(size);
2794         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2795         if (!p)
2796                 return NULL;
2797         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2798 }
2799 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2800
2801 /**
2802  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2803  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2804  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2805  *
2806  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2807  */
2808 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2809 {
2810         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2811         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2812
2813         while (addr < end) {
2814                 free_page(addr);
2815                 addr += PAGE_SIZE;
2816         }
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2819
2820 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2821 {
2822         struct zoneref *z;
2823         struct zone *zone;
2824
2825         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2826         unsigned int sum = 0;
2827
2828         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2829
2830         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2831                 unsigned long size = zone->present_pages;
2832                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2833                 if (size > high)
2834                         sum += size - high;
2835         }
2836
2837         return sum;
2838 }
2839
2840 /*
2841  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2842  */
2843 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2844 {
2845         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2846 }
2847 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2848
2849 /*
2850  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2851  */
2852 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2853 {
2854         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2855 }
2856
2857 static inline void show_node(struct zone *zone)
2858 {
2859         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2860                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2861 }
2862
2863 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2864 {
2865         val->totalram = totalram_pages;
2866         val->sharedram = 0;
2867         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2868         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2869         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2870         val->freehigh = nr_free_highpages();
2871         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2872 }
2873
2874 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2875
2876 #ifdef CONFIG_NUMA
2877 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2878 {
2879         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2880
2881         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2882         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2883 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2884         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2885         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2886                         NR_FREE_PAGES);
2887 #else
2888         val->totalhigh = 0;
2889         val->freehigh = 0;
2890 #endif
2891         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2892 }
2893 #endif
2894
2895 /*
2896  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2897  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2898  */
2899 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2900 {
2901         bool ret = false;
2902         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2903
2904         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2905                 goto out;
2906
2907         do {
2908                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2909                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2910         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2911 out:
2912         return ret;
2913 }
2914
2915 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2916
2917 static void show_migration_types(unsigned char type)
2918 {
2919         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2920                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2921                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2922                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2923                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2924 #ifdef CONFIG_CMA
2925                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2926 #endif
2927                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2928         };
2929         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2930         char *p = tmp;
2931         int i;
2932
2933         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2934                 if (type & (1 << i))
2935                         *p++ = types[i];
2936         }
2937
2938         *p = '\0';
2939         printk("(%s) ", tmp);
2940 }
2941
2942 /*
2943  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2944  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2945  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2946  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2947  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2948  */
2949 void show_free_areas(unsigned int filter)
2950 {
2951         int cpu;
2952         struct zone *zone;
2953
2954         for_each_populated_zone(zone) {
2955                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2956                         continue;
2957                 show_node(zone);
2958                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2959
2960                 for_each_online_cpu(cpu) {
2961                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2962
2963                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2964
2965                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2966                                cpu, pageset->pcp.high,
2967                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2968                 }
2969         }
2970
2971         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2972                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2973                 " unevictable:%lu"
2974                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2975                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2976                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2977                 " free_cma:%lu\n",
2978                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2979                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2980                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2981                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2982                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2983                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2984                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2985                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2986                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2987                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2988                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2989                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2990                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2991                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2992                 global_page_state(NR_SHMEM),
2993                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2994                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2995                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2996
2997         for_each_populated_zone(zone) {
2998                 int i;
2999
3000                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3001                         continue;
3002                 show_node(zone);
3003                 printk("%s"
3004                         " free:%lukB"
3005                         " min:%lukB"
3006                         " low:%lukB"
3007                         " high:%lukB"
3008                         " active_anon:%lukB"
3009                         " inactive_anon:%lukB"
3010                         " active_file:%lukB"
3011                         " inactive_file:%lukB"
3012                         " unevictable:%lukB"
3013                         " isolated(anon):%lukB"
3014                         " isolated(file):%lukB"
3015                         " present:%lukB"
3016                         " mlocked:%lukB"
3017                         " dirty:%lukB"
3018                         " writeback:%lukB"
3019                         " mapped:%lukB"
3020                         " shmem:%lukB"
3021                         " slab_reclaimable:%lukB"
3022                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3023                         " kernel_stack:%lukB"
3024                         " pagetables:%lukB"
3025                         " unstable:%lukB"
3026                         " bounce:%lukB"
3027                         " free_cma:%lukB"
3028                         " writeback_tmp:%lukB"
3029                         " pages_scanned:%lu"
3030                         " all_unreclaimable? %s"
3031                         "\n",
3032                         zone->name,
3033                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3034                         K(min_wmark_pages(zone)),
3035                         K(low_wmark_pages(zone)),
3036                         K(high_wmark_pages(zone)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3041                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3042                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3043                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3044                         K(zone->present_pages),
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3049                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3050                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3051                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3052                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3053                                 THREAD_SIZE / 1024,
3054                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3055                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3056                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3057                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3058                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3059                         zone->pages_scanned,
3060                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3061                         );
3062                 printk("lowmem_reserve[]:");
3063                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3064                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3065                 printk("\n");
3066         }
3067
3068         for_each_populated_zone(zone) {
3069                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3070                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3071
3072                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3073                         continue;
3074                 show_node(zone);
3075                 printk("%s: ", zone->name);
3076
3077                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3078                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3079                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3080                         int type;
3081
3082                         nr[order] = area->nr_free;
3083                         total += nr[order] << order;
3084
3085                         types[order] = 0;
3086                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3087                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3088                                         types[order] |= 1 << type;
3089                         }
3090                 }
3091                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3092                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3093                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3094                         if (nr[order])
3095                                 show_migration_types(types[order]);
3096                 }
3097                 printk("= %lukB\n", K(total));
3098         }
3099
3100         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3101
3102         show_swap_cache_info();
3103 }
3104
3105 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3106 {
3107         zoneref->zone = zone;
3108         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Builds allocation fallback zone lists.
3113  *
3114  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3115  */
3116 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3117                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3118 {
3119         struct zone *zone;
3120
3121         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3122         zone_type++;
3123
3124         do {
3125                 zone_type--;
3126                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3127                 if (populated_zone(zone)) {
3128                         zoneref_set_zone(zone,
3129                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3130                         check_highest_zone(zone_type);
3131                 }
3132
3133         } while (zone_type);
3134         return nr_zones;
3135 }
3136
3137
3138 /*
3139  *  zonelist_order:
3140  *  0 = automatic detection of better ordering.
3141  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3142  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3143  *
3144  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3145  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3146  */
3147 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3148 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3149 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3150
3151 /* zonelist order in the kernel.
3152  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3153  */
3154 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3155 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3156
3157
3158 #ifdef CONFIG_NUMA
3159 /* The value user specified ....changed by config */
3160 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3161 /* string for sysctl */
3162 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3163 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3164
3165 /*
3166  * interface for configure zonelist ordering.
3167  * command line option "numa_zonelist_order"
3168  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3169  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3170  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3171  */
3172
3173 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3174 {
3175         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3176                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3177         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3178                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3179         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3180                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3181         } else {
3182                 printk(KERN_WARNING
3183                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3184                         "%s\n", s);
3185                 return -EINVAL;
3186         }
3187         return 0;
3188 }
3189
3190 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3191 {
3192         int ret;
3193
3194         if (!s)
3195                 return 0;
3196
3197         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3198         if (ret == 0)
3199                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3200
3201         return ret;
3202 }
3203 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3204
3205 /*
3206  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3207  */
3208 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3209                 void __user *buffer, size_t *length,
3210                 loff_t *ppos)
3211 {
3212         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3213         int ret;
3214         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3215
3216         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3217         if (write)
3218                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3219         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3220         if (ret)
3221                 goto out;
3222         if (write) {
3223                 int oldval = user_zonelist_order;
3224                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3225                         /*
3226                          * bogus value.  restore saved string
3227                          */
3228                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3229                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3230                         user_zonelist_order = oldval;
3231                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3232                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3233                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3234                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3235                 }
3236         }
3237 out:
3238         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3239         return ret;
3240 }
3241
3242
3243 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3244 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3245
3246 /**
3247  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3248  * @node: node whose fallback list we're appending
3249  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3250  *
3251  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3252  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3253  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3254  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3255  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3256  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3257  * on them otherwise.
3258  * It returns -1 if no node is found.
3259  */
3260 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3261 {
3262         int n, val;
3263         int min_val = INT_MAX;
3264         int best_node = -1;
3265         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3266
3267         /* Use the local node if we haven't already */
3268         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3269                 node_set(node, *used_node_mask);
3270                 return node;
3271         }
3272
3273         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3274
3275                 /* Don't want a node to appear more than once */
3276                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3277                         continue;
3278
3279                 /* Use the distance array to find the distance */
3280                 val = node_distance(node, n);
3281
3282                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3283                 val += (n < node);
3284
3285                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3286                 tmp = cpumask_of_node(n);
3287                 if (!cpumask_empty(tmp))
3288                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3289
3290                 /* Slight preference for less loaded node */
3291                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3292                 val += node_load[n];
3293
3294                 if (val < min_val) {
3295                         min_val = val;
3296                         best_node = n;
3297                 }
3298         }
3299
3300         if (best_node >= 0)
3301                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3302
3303         return best_node;
3304 }
3305
3306
3307 /*
3308  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3309  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3310  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3311  */
3312 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3313 {
3314         int j;
3315         struct zonelist *zonelist;
3316
3317         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3318         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3319                 ;
3320         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3321                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3322         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3323         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Build gfp_thisnode zonelists
3328  */
3329 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3330 {
3331         int j;
3332         struct zonelist *zonelist;
3333
3334         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3335         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3336         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3337         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3342  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3343  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3344  * may still exist in local DMA zone.
3345  */
3346 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3347
3348 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3349 {
3350         int pos, j, node;
3351         int zone_type;          /* needs to be signed */
3352         struct zone *z;
3353         struct zonelist *zonelist;
3354
3355         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3356         pos = 0;
3357         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3358                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3359                         node = node_order[j];
3360                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3361                         if (populated_zone(z)) {
3362                                 zoneref_set_zone(z,
3363                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3364                                 check_highest_zone(zone_type);
3365                         }
3366                 }
3367         }
3368         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3369         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3370 }
3371
3372 static int default_zonelist_order(void)
3373 {
3374         int nid, zone_type;
3375         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3376         struct zone *z;
3377         int average_size;
3378         /*
3379          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3380          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3381          * into OOM very easily.
3382          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3383          */
3384         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3385         low_kmem_size = 0;
3386         total_size = 0;
3387         for_each_online_node(nid) {
3388                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3389                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3390                         if (populated_zone(z)) {
3391                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3392                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3393                                 total_size += z->present_pages;
3394                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3395                                 /*
3396                                  * If any node has only lowmem, then node order
3397                                  * is preferred to allow kernel allocations
3398                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3399                                  * on other nodes when there is an abundance of
3400                                  * lowmem available to allocate from.
3401                                  */
3402                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3403                         }
3404                 }
3405         }
3406         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3407             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3408                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3409         /*
3410          * look into each node's config.
3411          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3412          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3413          */
3414         average_size = total_size /
3415                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3416         for_each_online_node(nid) {
3417                 low_kmem_size = 0;
3418                 total_size = 0;
3419                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3420                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3421                         if (populated_zone(z)) {
3422                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3423                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3424                                 total_size += z->present_pages;
3425                         }
3426                 }
3427                 if (low_kmem_size &&
3428                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3429                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3430                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3431         }
3432         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3433 }
3434
3435 static void set_zonelist_order(void)
3436 {
3437         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3438                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3439         else
3440                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3441 }
3442
3443 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3444 {
3445         int j, node, load;
3446         enum zone_type i;
3447         nodemask_t used_mask;
3448         int local_node, prev_node;
3449         struct zonelist *zonelist;
3450         int order = current_zonelist_order;
3451
3452         /* initialize zonelists */
3453         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3454                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3455                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3456                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3457         }
3458
3459         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3460         local_node = pgdat->node_id;
3461         load = nr_online_nodes;
3462         prev_node = local_node;
3463         nodes_clear(used_mask);
3464
3465         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3466         j = 0;
3467
3468         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3469                 /*
3470                  * We don't want to pressure a particular node.
3471                  * So adding penalty to the first node in same
3472                  * distance group to make it round-robin.
3473                  */
3474                 if (node_distance(local_node, node) !=
3475                     node_distance(local_node, prev_node))
3476                         node_load[node] = load;
3477
3478                 prev_node = node;
3479                 load--;
3480                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3481                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3482                 else
3483                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3484         }
3485
3486         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3487                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3488                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3489         }
3490
3491         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3492 }
3493
3494 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3495 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3496 {
3497         struct zonelist *zonelist;
3498         struct zonelist_cache *zlc;
3499         struct zoneref *z;
3500
3501         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3502         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3503         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3504         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3505                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3506 }
3507
3508 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3509 /*
3510  * Return node id of node used for "local" allocations.
3511  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3512  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3513  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3514  */
3515 int local_memory_node(int node)
3516 {
3517         struct zone *zone;
3518
3519         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3520                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3521                                    NULL,
3522                                    &zone);
3523         return zone->node;
3524 }
3525 #endif
3526
3527 #else   /* CONFIG_NUMA */
3528
3529 static void set_zonelist_order(void)
3530 {
3531         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3532 }
3533
3534 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3535 {
3536         int node, local_node;
3537         enum zone_type j;
3538         struct zonelist *zonelist;
3539
3540         local_node = pgdat->node_id;
3541
3542         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3543         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3544
3545         /*
3546          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3547          * of all the other nodes.
3548          * We don't want to pressure a particular node, so when
3549          * building the zones for node N, we make sure that the
3550          * zones coming right after the local ones are those from
3551          * node N+1 (modulo N)
3552          */
3553         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3554                 if (!node_online(node))
3555                         continue;
3556                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3557                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3558         }
3559         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3560                 if (!node_online(node))
3561                         continue;
3562                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3563                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3564         }
3565
3566         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3567         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3568 }
3569
3570 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3571 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3572 {
3573         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3574 }
3575
3576 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3577
3578 /*
3579  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3580  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3581  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3582  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3583  * with interrupts disabled.
3584  *
3585  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3586  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3587  * hotplugged processors.
3588  *
3589  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3590  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3591  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3592  */
3593 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3594 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3595 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3596
3597 /*
3598  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3599  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3600  */
3601 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3602
3603 /* return values int ....just for stop_machine() */
3604 static int __build_all_zonelists(void *data)
3605 {
3606         int nid;
3607         int cpu;
3608         pg_data_t *self = data;
3609
3610 #ifdef CONFIG_NUMA
3611         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3612 #endif
3613
3614         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3615                 build_zonelists(self);
3616                 build_zonelist_cache(self);
3617         }
3618
3619         for_each_online_node(nid) {
3620                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3621
3622                 build_zonelists(pgdat);
3623                 build_zonelist_cache(pgdat);
3624         }
3625
3626         /*
3627          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3628          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3629          * each zone will be allocated later when the per cpu
3630          * allocator is available.
3631          *
3632          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3633          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3634          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3635          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3636          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3637          * (a chicken-egg dilemma).
3638          */
3639         for_each_possible_cpu(cpu) {
3640                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3641
3642 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3643                 /*
3644                  * We now know the "local memory node" for each node--
3645                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3646                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3647                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3648                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3649                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3650                  */
3651                 if (cpu_online(cpu))
3652                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3653 #endif
3654         }
3655
3656         return 0;
3657 }
3658
3659 /*
3660  * Called with zonelists_mutex held always
3661  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3662  */
3663 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3664 {
3665         set_zonelist_order();
3666
3667         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3668                 __build_all_zonelists(NULL);
3669                 mminit_verify_zonelist();
3670                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3671         } else {
3672                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3673                    of zonelist */
3674 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3675                 if (zone)
3676                         setup_zone_pageset(zone);
3677 #endif
3678                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3679                 /* cpuset refresh routine should be here */
3680         }
3681         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3682         /*
3683          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3684          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3685          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3686          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3687          * disabled and enable it later
3688          */
3689         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3690                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3691         else
3692                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3693
3694         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3695                 "Total pages: %ld\n",
3696                         nr_online_nodes,
3697                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3698                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3699                         vm_total_pages);
3700 #ifdef CONFIG_NUMA
3701         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3702 #endif
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3707  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3708  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3709  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3710  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3711  * conservative, even though it seems large.
3712  *
3713  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3714  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3715  */
3716 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3717
3718 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3719 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3720 {
3721         unsigned long size = 1;
3722
3723         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3724
3725         while (size < pages)
3726                 size <<= 1;
3727
3728         /*
3729          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3730          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3731          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3732          */
3733         size = min(size, 4096UL);
3734
3735         return max(size, 4UL);
3736 }
3737 #else
3738 /*
3739  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3740  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3741  *
3742  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3743  *
3744  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3745  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3746  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3747  *
3748  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3749  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3750  *
3751  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3752  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3753  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3754  */
3755 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3756 {
3757         return 4096UL;
3758 }
3759 #endif
3760
3761 /*
3762  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3763  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3764  * hash function before the remainder is taken.
3765  */
3766 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3767 {
3768         return ffz(~size);
3769 }
3770
3771 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3772
3773 /*
3774  * Check if a pageblock contains reserved pages
3775  */
3776 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3777 {
3778         unsigned long pfn;
3779
3780         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3781                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3782                         return 1;
3783         }
3784         return 0;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3789  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3790  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3791  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3792  * blocks as reclaim kicks in
3793  */
3794 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3795 {
3796         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3797         struct page *page;
3798         unsigned long block_migratetype;
3799         int reserve;
3800
3801         /*
3802          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3803          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3804          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3805          * the block.
3806          */
3807         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3808         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3809         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3810         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3811                                                         pageblock_order;
3812
3813         /*
3814          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3815          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3816          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3817          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3818          * future allocation of hugepages at runtime.
3819          */
3820         reserve = min(2, reserve);
3821
3822         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3823                 if (!pfn_valid(pfn))
3824                         continue;
3825                 page = pfn_to_page(pfn);
3826
3827                 /* Watch out for overlapping nodes */
3828                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3829                         continue;
3830
3831                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3832
3833                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3834                 if (reserve > 0) {
3835                         /*
3836                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3837                          * them.
3838                          */
3839                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3840                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3841                                 continue;
3842
3843                         /* If this block is reserved, account for it */
3844                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3845                                 reserve--;
3846                                 continue;
3847                         }
3848
3849                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3850                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3851                                 set_pageblock_migratetype(page,
3852                                                         MIGRATE_RESERVE);
3853                                 move_freepages_block(zone, page,
3854                                                         MIGRATE_RESERVE);
3855                                 reserve--;
3856                                 continue;
3857                         }
3858                 }
3859
3860                 /*
3861                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3862                  * take it back
3863                  */
3864                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3865                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3866                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3867                 }
3868         }
3869 }
3870
3871 /*
3872  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3873  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3874  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3875  */
3876 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3877                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3878 {
3879         struct page *page;
3880         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3881         unsigned long pfn;
3882         struct zone *z;
3883
3884         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3885                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3886
3887         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3888         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3889                 /*
3890                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3891                  * handed to this function.  They do not
3892                  * exist on hotplugged memory.
3893                  */
3894                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3895                         if (!early_pfn_valid(pfn)) {
3896                                 pfn = ALIGN(pfn + MAX_ORDER_NR_PAGES,
3897                                                 MAX_ORDER_NR_PAGES) - 1;
3898                                 continue;
3899                         }
3900                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3901                                 continue;
3902                 }
3903                 page = pfn_to_page(pfn);
3904                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3905                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3906                 init_page_count(page);
3907                 reset_page_mapcount(page);
3908                 SetPageReserved(page);
3909                 /*
3910                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3911                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3912                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3913                  * the address space during boot when many long-lived
3914                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3915                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3916                  * setup_zone_migrate_reserve()
3917                  *
3918                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3919                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3920                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3921                  * pfn out of zone.
3922                  */
3923                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3924                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3925                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3926                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3927
3928                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3929 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3930                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3931                 if (!is_highmem_idx(zone))
3932                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3933 #endif
3934         }
3935 }
3936
3937 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3938 {
3939         int order, t;
3940         for_each_migratetype_order(order, t) {
3941                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3942                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3943         }
3944 }
3945
3946 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3947 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3948         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3949 #endif
3950
3951 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3952 {
3953 #ifdef CONFIG_MMU
3954         int batch;
3955
3956         /*
3957          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3958          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3959          *
3960          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3961          */
3962         batch = zone->present_pages / 1024;
3963         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3964                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3965         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3966         if (batch < 1)
3967                 batch = 1;
3968
3969         /*
3970          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3971          * of 2 value was found to be more likely to have
3972          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3973          *
3974          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3975          * batches of pages, one task can end up with a lot
3976          * of pages of one half of the possible page colors
3977          * and the other with pages of the other colors.
3978          */
3979         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3980
3981         return batch;
3982
3983 #else
3984         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3985          * conditions.
3986          *
3987          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3988          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3989          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3990          *
3991          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3992          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3993          * can be a significant delay between the individual batches being
3994          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3995          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3996          */
3997         return 0;
3998 #endif
3999 }
4000
4001 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4002 {
4003         struct per_cpu_pages *pcp;
4004         int migratetype;
4005
4006         memset(p, 0, sizeof(*p));
4007
4008         pcp = &p->pcp;
4009         pcp->count = 0;
4010         pcp->high = 6 * batch;
4011         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4012         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4013                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4014 }
4015
4016 /*
4017  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4018  * to the value high for the pageset p.
4019  */
4020
4021 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4022                                 unsigned long high)
4023 {
4024         struct per_cpu_pages *pcp;
4025
4026         pcp = &p->pcp;
4027         pcp->high = high;
4028         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4029         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4030                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4031 }
4032
4033 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4034 {
4035         int cpu;
4036
4037         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4038
4039         for_each_possible_cpu(cpu) {
4040                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4041
4042                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4043
4044                 if (percpu_pagelist_fraction)
4045                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4046                                 (zone->present_pages /
4047                                         percpu_pagelist_fraction));
4048         }
4049 }
4050
4051 /*
4052  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4053  * Before this call only boot pagesets were available.
4054  */
4055 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4056 {
4057         struct zone *zone;
4058
4059         for_each_populated_zone(zone)
4060                 setup_zone_pageset(zone);
4061 }
4062
4063 static noinline __init_refok
4064 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4065 {
4066         int i;
4067         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4068         size_t alloc_size;
4069
4070         /*
4071          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4072          * per zone.
4073          */
4074         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4075                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4076         zone->wait_table_bits =
4077                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4078         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4079                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4080
4081         if (!slab_is_available()) {
4082                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4083                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4084         } else {
4085                 /*
4086                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4087                  * via memory hot-add.
4088                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4089                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4090                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4091                  * node itself as well.
4092                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4093                  * necessary.
4094                  */
4095                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4096         }
4097         if (!zone->wait_table)
4098                 return -ENOMEM;
4099
4100         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4101                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4102
4103         return 0;
4104 }
4105
4106 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4107 {
4108         /*
4109          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4110          * relies on the ability of the linker to provide the
4111          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4112          */
4113         zone->pageset = &boot_pageset;
4114
4115         if (zone->present_pages)
4116                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4117                         zone->name, zone->present_pages,
4118                                          zone_batchsize(zone));
4119 }
4120
4121 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4122                                         unsigned long zone_start_pfn,
4123                                         unsigned long size,
4124                                         enum memmap_context context)
4125 {
4126         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4127         int ret;
4128         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4129         if (ret)
4130                 return ret;
4131         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4132
4133         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4134
4135         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4136                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4137                         pgdat->node_id,
4138                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4139                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4140
4141         zone_init_free_lists(zone);
4142
4143         return 0;
4144 }
4145
4146 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4147 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4148 /*
4149  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4150  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4151  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4152  * alternative
4153  */
4154 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4155 {
4156         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4157         int i, nid;
4158
4159         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4160                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4161                         return nid;
4162         /* This is a memory hole */
4163         return -1;
4164 }
4165 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4166
4167 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4168 {
4169         int nid;
4170
4171         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4172         if (nid >= 0)
4173                 return nid;
4174         /* just returns 0 */
4175         return 0;
4176 }
4177
4178 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4179 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4180 {
4181         int nid;
4182
4183         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4184         if (nid >= 0 && nid != node)
4185                 return false;
4186         return true;
4187 }
4188 #endif
4189
4190 /**
4191  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4192  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4193  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4194  *
4195  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4196  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4197  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4198  */
4199 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4200 {
4201         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4202         int i, this_nid;
4203
4204         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4205                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4206                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4207
4208                 if (start_pfn < end_pfn)
4209                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4210                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4211                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4212         }
4213 }
4214
4215 /**
4216  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4217  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4218  *
4219  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4220  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4221  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4222  */
4223 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4224 {
4225         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4226         int i, this_nid;
4227
4228         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4229                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4230 }
4231
4232 /**
4233  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4234  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4235  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4236  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4237  *
4238  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4239  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4240  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4241  * PFNs will be 0.
4242  */
4243 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4244                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4245 {
4246         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4247         int i;
4248
4249         *start_pfn = -1UL;
4250         *end_pfn = 0;
4251
4252         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4253                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4254                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4255         }
4256
4257         if (*start_pfn == -1UL)
4258                 *start_pfn = 0;
4259 }
4260
4261 /*
4262  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4263  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4264  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4265  */
4266 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4267 {
4268         int zone_index;
4269         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4270                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4271                         continue;
4272
4273                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4274                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4275                         break;
4276         }
4277
4278         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4279         movable_zone = zone_index;
4280 }
4281
4282 /*
4283  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4284  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4285  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4286  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4287  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4288  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4289  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4290  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4291  */
4292 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4293                                         unsigned long zone_type,
4294                                         unsigned long node_start_pfn,
4295                                         unsigned long node_end_pfn,
4296                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4297                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4298 {
4299         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4300         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4301                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4302                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4303                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4304                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4305                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4306
4307                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4308                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4309                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4310                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4311
4312                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4313                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4314                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4315         }
4316 }
4317
4318 /*
4319  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4320  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4321  */
4322 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4323                                         unsigned long zone_type,
4324                                         unsigned long *ignored)
4325 {
4326         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4327         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4328
4329         /* Get the start and end of the node and zone */
4330         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4331         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4332         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4333         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4334                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4335                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4336
4337         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4338         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4339                 return 0;
4340
4341         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4342         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4343         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4344
4345         /* Return the spanned pages */
4346         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4347 }
4348
4349 /*
4350  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4351  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4352  */
4353 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4354                                 unsigned long range_start_pfn,
4355                                 unsigned long range_end_pfn)
4356 {
4357         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4358         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4359         int i;
4360
4361         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4362                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4363                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4364                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4365         }
4366         return nr_absent;
4367 }
4368
4369 /**
4370  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4371  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4372  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4373  *
4374  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4375  */
4376 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4377                                                         unsigned long end_pfn)
4378 {
4379         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4380 }
4381
4382 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4383 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4384                                         unsigned long zone_type,
4385                                         unsigned long *ignored)
4386 {
4387         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4388         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4389         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4390         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4391
4392         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4393         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4394         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4395
4396         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4397                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4398                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4399         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4400 }
4401
4402 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4403 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4404                                         unsigned long zone_type,
4405                                         unsigned long *zones_size)
4406 {
4407         return zones_size[zone_type];
4408 }
4409
4410 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4411                                                 unsigned long zone_type,
4412                                                 unsigned long *zholes_size)
4413 {
4414         if (!zholes_size)
4415                 return 0;
4416
4417         return zholes_size[zone_type];
4418 }
4419
4420 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4421
4422 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4423                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4424 {
4425         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4426         enum zone_type i;
4427
4428         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4429                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4430                                                                 zones_size);
4431         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4432
4433         realtotalpages = totalpages;
4434         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4435                 realtotalpages -=
4436                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4437                                                                 zholes_size);
4438         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4439         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4440                                                         realtotalpages);
4441 }
4442
4443 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4444 /*
4445  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4446  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4447  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4448  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4449  * bytes.
4450  */
4451 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4452 {
4453         unsigned long usemapsize;
4454
4455         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4456         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4457         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4458         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4459
4460         return usemapsize / 8;
4461 }
4462
4463 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4464                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4465 {
4466         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4467         zone->pageblock_flags = NULL;
4468         if (usemapsize)
4469                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4470                                                                    usemapsize);
4471 }
4472 #else
4473 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4474                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4475 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4476
4477 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4478
4479 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4480 void __init set_pageblock_order(void)
4481 {
4482         unsigned int order;
4483
4484         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4485         if (pageblock_order)
4486                 return;
4487
4488         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4489                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4490         else
4491                 order = MAX_ORDER - 1;
4492
4493         /*
4494          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4495          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4496          * powerpc.
4497          */
4498         pageblock_order = order;
4499 }
4500 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4501
4502 /*
4503  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4504  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4505  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4506  * the kernel config
4507  */
4508 void __init set_pageblock_order(void)
4509 {
4510 }
4511
4512 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4513
4514 /*
4515  * Set up the zone data structures:
4516  *   - mark all pages reserved
4517  *   - mark all memory queues empty
4518  *   - clear the memory bitmaps
4519  *
4520  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4521  */
4522 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4523                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4524 {
4525         enum zone_type j;
4526         int nid = pgdat->node_id;
4527         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4528         int ret;
4529
4530         pgdat_resize_init(pgdat);
4531         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4532         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4533         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4534
4535         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4536                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4537                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4538
4539                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4540                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4541                                                                 zholes_size);
4542
4543                 /*
4544                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4545                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4546                  * and per-cpu initialisations
4547                  */
4548                 memmap_pages =
4549                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4550                 if (realsize >= memmap_pages) {
4551                         realsize -= memmap_pages;
4552                         if (memmap_pages)
4553                                 printk(KERN_DEBUG
4554                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4555                                        zone_names[j], memmap_pages);
4556                 } else
4557                         printk(KERN_WARNING
4558                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4559                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4560
4561                 /* Account for reserved pages */
4562                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4563                         realsize -= dma_reserve;
4564                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4565                                         zone_names[0], dma_reserve);
4566                 }
4567
4568                 if (!is_highmem_idx(j))
4569                         nr_kernel_pages += realsize;
4570                 nr_all_pages += realsize;
4571
4572                 zone->spanned_pages = size;
4573                 zone->present_pages = realsize;
4574 #ifdef CONFIG_NUMA
4575                 zone->node = nid;
4576                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4577                                                 / 100;
4578                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4579 #endif
4580                 zone->name = zone_names[j];
4581                 spin_lock_init(&zone->lock);
4582                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4583                 zone_seqlock_init(zone);
4584                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4585
4586                 zone_pcp_init(zone);
4587                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4588                 if (!size)
4589                         continue;
4590
4591                 set_pageblock_order();
4592                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4593                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4594                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4595                 BUG_ON(ret);
4596                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4597                 zone_start_pfn += size;
4598         }
4599 }
4600
4601 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4602 {
4603         /* Skip empty nodes */
4604         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4605                 return;
4606
4607 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4608         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4609         if (!pgdat->node_mem_map) {
4610                 unsigned long size, start, end;
4611                 struct page *map;
4612
4613                 /*
4614                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4615                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4616                  * for the buddy allocator to function correctly.
4617                  */
4618                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4619                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4620                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4621                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4622                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4623                 if (!map)
4624                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4625                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4626         }
4627 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4628         /*
4629          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4630          */
4631         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4632                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4633 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4634                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4635                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4636 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4637         }
4638 #endif
4639 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4640 }
4641
4642 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4643                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4644 {
4645         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4646
4647         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4648         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4649
4650         pgdat->node_id = nid;
4651         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4652         init_zone_allows_reclaim(nid);
4653         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4654
4655         alloc_node_mem_map(pgdat);
4656 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4657         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4658                 nid, (unsigned long)pgdat,
4659                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4660 #endif
4661
4662         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4663 }
4664
4665 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4666
4667 #if MAX_NUMNODES > 1
4668 /*
4669  * Figure out the number of possible node ids.
4670  */
4671 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4672 {
4673         unsigned int node;
4674         unsigned int highest = 0;
4675
4676         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4677                 highest = node;
4678         nr_node_ids = highest + 1;
4679 }
4680 #else
4681 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4682 {
4683 }
4684 #endif
4685
4686 /**
4687  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4688  *
4689  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4690  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4691  * all the nodes.
4692  *
4693  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4694  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4695  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4696  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4697  *
4698  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4699  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4700  * populated node map.
4701  *
4702  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4703  * requirement (single node).
4704  */
4705 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4706 {
4707         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4708         unsigned long start, end, mask;
4709         int last_nid = -1;
4710         int i, nid;
4711
4712         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4713                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4714                         last_nid = nid;
4715                         last_end = end;
4716                         continue;
4717                 }
4718
4719                 /*
4720                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4721                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4722                  * too coarse to separate the current node from the last.
4723                  */
4724                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4725                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4726                         mask <<= 1;
4727
4728                 /* accumulate all internode masks */
4729                 accl_mask |= mask;
4730         }
4731
4732         /* convert mask to number of pages */
4733         return ~accl_mask + 1;
4734 }
4735
4736 /* Find the lowest pfn for a node */
4737 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4738 {
4739         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4740         unsigned long start_pfn;
4741         int i;
4742
4743         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4744                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4745
4746         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4747                 printk(KERN_WARNING
4748                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4749                 return 0;
4750         }
4751
4752         return min_pfn;
4753 }
4754
4755 /**
4756  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4757  *
4758  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4759  * add_active_range().
4760  */
4761 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4762 {
4763         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4764 }
4765
4766 /*
4767  * early_calculate_totalpages()
4768  * Sum pages in active regions for movable zone.
4769  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4770  */
4771 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4772 {
4773         unsigned long totalpages = 0;
4774         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4775         int i, nid;
4776
4777         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4778                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4779
4780                 totalpages += pages;
4781                 if (pages)
4782                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4783         }
4784         return totalpages;
4785 }
4786
4787 /*
4788  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4789  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4790  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4791  * others
4792  */
4793 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4794 {
4795         int i, nid;
4796         unsigned long usable_startpfn;
4797         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4798         /* save the state before borrow the nodemask */
4799         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4800         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4801         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4802
4803         /*
4804          * If movablecore was specified, calculate what size of
4805          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4806          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4807          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4808          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4809          * what movablecore would have allowed.
4810          */
4811         if (required_movablecore) {
4812                 unsigned long corepages;
4813
4814                 /*
4815                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4816                  * was requested by the user
4817                  */
4818                 required_movablecore =
4819                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4820                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4821
4822                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4823         }
4824
4825         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4826         if (!required_kernelcore)
4827                 goto out;
4828
4829         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4830         find_usable_zone_for_movable();
4831         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4832
4833 restart:
4834         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4835         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4836         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4837                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4838
4839                 /*
4840                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4841                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4842                  * amount of memory for the kernel
4843                  */
4844                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4845                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4846
4847                 /*
4848                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4849                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4850                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4851                  */
4852                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4853
4854                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4855                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4856                         unsigned long size_pages;
4857
4858                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4859                         if (start_pfn >= end_pfn)
4860                                 continue;
4861
4862                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4863                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4864                                 unsigned long kernel_pages;
4865                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4866                                                                 - start_pfn;
4867
4868                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4869                                                         kernelcore_remaining);
4870                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4871                                                         required_kernelcore);
4872
4873                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4874                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4875
4876                                         /*
4877                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4878                                          * that if we have to rebalance
4879                                          * kernelcore across nodes, we will
4880                                          * not double account here
4881                                          */
4882                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4883                                         continue;
4884                                 }
4885                                 start_pfn = usable_startpfn;
4886                         }
4887
4888                         /*
4889                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4890                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4891                          * number of pages used as kernelcore
4892                          */
4893                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4894                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4895                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4896                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4897
4898                         /*
4899                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4900                          * break if the kernelcore for this node has been
4901                          * satisified
4902                          */
4903                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4904                                                                 size_pages);
4905                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4906                         if (!kernelcore_remaining)
4907                                 break;
4908                 }
4909         }
4910
4911         /*
4912          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4913          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4914          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4915          * satisified
4916          */
4917         usable_nodes--;
4918         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4919                 goto restart;
4920
4921         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4922         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4923                 zone_movable_pfn[nid] =
4924                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4925
4926 out:
4927         /* restore the node_state */
4928         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4929 }
4930
4931 /* Any regular memory on that node ? */
4932 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4933 {
4934 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4935         enum zone_type zone_type;
4936
4937         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4938                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4939                 if (zone->present_pages) {
4940                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4941                         break;
4942                 }
4943         }
4944 #endif
4945 }
4946
4947 /**
4948  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4949  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4950  *
4951  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4952  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4953  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4954  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4955  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4956  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4957  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4958  * at arch_max_dma_pfn.
4959  */
4960 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4961 {
4962         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4963         int i, nid;
4964
4965         /* Record where the zone boundaries are */
4966         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4967                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4968         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4969                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4970         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4971         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4972         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4973                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4974                         continue;
4975                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4976                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4977                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4978                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4979         }
4980         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4981         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4982
4983         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4984         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4985         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4986
4987         /* Print out the zone ranges */
4988         printk("Zone ranges:\n");
4989         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4990                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4991                         continue;
4992                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4993                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4994                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4995                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4996                 else
4997                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4998                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4999                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5000                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5001         }
5002
5003         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5004         printk("Movable zone start for each node\n");
5005         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5006                 if (zone_movable_pfn[i])
5007                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5008                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5009         }
5010
5011         /* Print out the early node map */
5012         printk("Early memory node ranges\n");
5013         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5014                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5015                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5016
5017         /* Initialise every node */
5018         mminit_verify_pageflags_layout();
5019         setup_nr_node_ids();
5020         for_each_online_node(nid) {
5021                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5022                 free_area_init_node(nid, NULL,
5023                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5024
5025                 /* Any memory on that node */
5026                 if (pgdat->node_present_pages)
5027                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5028                 check_for_regular_memory(pgdat);
5029         }
5030 }
5031
5032 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5033 {
5034         unsigned long long coremem;
5035         if (!p)
5036                 return -EINVAL;
5037
5038         coremem = memparse(p, &p);
5039         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5040
5041         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5042         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5043
5044         return 0;
5045 }
5046
5047 /*
5048  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5049  * cannot be reclaimed or migrated.
5050  */
5051 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5052 {
5053         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5054 }
5055
5056 /*
5057  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5058  * can be reclaimed or migrated.
5059  */
5060 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5061 {
5062         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5063 }
5064
5065 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5066 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5067
5068 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5069
5070 /**
5071  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5072  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5073  *
5074  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5075  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5076  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5077  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5078  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5079  * smaller per-cpu batchsize.
5080  */
5081 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5082 {
5083         dma_reserve = new_dma_reserve;
5084 }
5085
5086 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5087 {
5088         free_area_init_node(0, zones_size,
5089                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5090 }
5091
5092 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5093                                  unsigned long action, void *hcpu)
5094 {
5095         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5096
5097         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5098                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5099                 drain_pages(cpu);
5100
5101                 /*
5102                  * Spill the event counters of the dead processor
5103                  * into the current processors event counters.
5104                  * This artificially elevates the count of the current
5105                  * processor.
5106                  */
5107                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5108
5109                 /*
5110                  * Zero the differential counters of the dead processor
5111                  * so that the vm statistics are consistent.
5112                  *
5113                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5114                  * race with what we are doing.
5115                  */
5116                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5117         }
5118         return NOTIFY_OK;
5119 }
5120
5121 void __init page_alloc_init(void)
5122 {
5123         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5124 }
5125
5126 /*
5127  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5128  *      or min_free_kbytes changes.
5129  */
5130 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5131 {
5132         struct pglist_data *pgdat;
5133         unsigned long reserve_pages = 0;
5134         enum zone_type i, j;
5135
5136         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5137                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5138                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5139                         unsigned long max = 0;
5140
5141                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5142                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5143                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5144                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5145                         }
5146
5147                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5148                         max += high_wmark_pages(zone);
5149
5150                         if (max > zone->present_pages)
5151                                 max = zone->present_pages;
5152                         reserve_pages += max;
5153                         /*
5154                          * Lowmem reserves are not available to
5155                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5156                          * kswapd tries to balance zones to their high
5157                          * watermark.  As a result, neither should be
5158                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5159                          * situation where reclaim has to clean pages
5160                          * in order to balance the zones.
5161                          */
5162                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5163                 }
5164         }
5165         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5166         totalreserve_pages = reserve_pages;
5167 }
5168
5169 /*
5170  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5171  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5172  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5173  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5174  */
5175 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5176 {
5177         struct pglist_data *pgdat;
5178         enum zone_type j, idx;
5179
5180         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5181                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5182                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5183                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5184
5185                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5186
5187                         idx = j;
5188                         while (idx) {
5189                                 struct zone *lower_zone;
5190
5191                                 idx--;
5192
5193                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5194                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5195
5196                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5197                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5198                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5199                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5200                         }
5201                 }
5202         }
5203
5204         /* update totalreserve_pages */
5205         calculate_totalreserve_pages();
5206 }
5207
5208 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5209 {
5210         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5211         unsigned long lowmem_pages = 0;
5212         struct zone *zone;
5213         unsigned long flags;
5214
5215         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5216         for_each_zone(zone) {
5217                 if (!is_highmem(zone))
5218                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5219         }
5220
5221         for_each_zone(zone) {
5222                 u64 tmp;
5223
5224                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5225                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5226                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5227                 if (is_highmem(zone)) {
5228                         /*
5229                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5230                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5231                          * value here.
5232                          *
5233                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5234                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5235                          * not be capped for highmem.
5236                          */
5237                         int min_pages;
5238
5239                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5240                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5241                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5242                         if (min_pages > 128)
5243                                 min_pages = 128;
5244                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5245                 } else {
5246                         /*
5247                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5248                          * proportionate to the zone's size.
5249                          */
5250                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5251                 }
5252
5253                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5254                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5255
5256                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5257                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5258                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5259
5260                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5261                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5262         }
5263
5264         /* update totalreserve_pages */
5265         calculate_totalreserve_pages();
5266 }
5267
5268 /**
5269  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5270  * or when memory is hot-{added|removed}
5271  *
5272  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5273  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5274  */
5275 void setup_per_zone_wmarks(void)
5276 {
5277         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5278         __setup_per_zone_wmarks();
5279         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5280 }
5281
5282 /*
5283  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5284  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5285  * to be referenced again before it is swapped out.
5286  *
5287  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5288  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5289  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5290  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5291  *
5292  * total     target    max
5293  * memory    ratio     inactive anon
5294  * -------------------------------------
5295  *   10MB       1         5MB
5296  *  100MB       1        50MB
5297  *    1GB       3       250MB
5298  *   10GB      10       0.9GB
5299  *  100GB      31         3GB
5300  *    1TB     101        10GB
5301  *   10TB     320        32GB
5302  */
5303 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5304 {
5305         unsigned int gb, ratio;
5306
5307         /* Zone size in gigabytes */
5308         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5309         if (gb)
5310                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5311         else
5312                 ratio = 1;
5313
5314         zone->inactive_ratio = ratio;
5315 }
5316
5317 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5318 {
5319         struct zone *zone;
5320
5321         for_each_zone(zone)
5322                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5323 }
5324
5325 /*
5326  * Initialise min_free_kbytes.
5327  *
5328  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5329  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5330  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5331  *
5332  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5333  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5334  *
5335  * which yields
5336  *
5337  * 16MB:        512k
5338  * 32MB:        724k
5339  * 64MB:        1024k
5340  * 128MB:       1448k
5341  * 256MB:       2048k
5342  * 512MB:       2896k
5343  * 1024MB:      4096k
5344  * 2048MB:      5792k
5345  * 4096MB:      8192k
5346  * 8192MB:      11584k
5347  * 16384MB:     16384k
5348  */
5349 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5350 {
5351         unsigned long lowmem_kbytes;
5352
5353         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5354
5355         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5356         if (min_free_kbytes < 128)
5357                 min_free_kbytes = 128;
5358         if (min_free_kbytes > 65536)
5359                 min_free_kbytes = 65536;
5360         setup_per_zone_wmarks();
5361         refresh_zone_stat_thresholds();
5362         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5363         setup_per_zone_inactive_ratio();
5364         return 0;
5365 }
5366 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5367
5368 /*
5369  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5370  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5371  *      changes.
5372  */
5373 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5374         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5375 {
5376         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5377         if (write)
5378                 setup_per_zone_wmarks();
5379         return 0;
5380 }
5381
5382 #ifdef CONFIG_NUMA
5383 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5384         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5385 {
5386         struct zone *zone;
5387         int rc;
5388
5389         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5390         if (rc)
5391                 return rc;
5392
5393         for_each_zone(zone)
5394                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5395                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5396         return 0;
5397 }
5398
5399 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5400         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5401 {
5402         struct zone *zone;
5403         int rc;
5404
5405         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5406         if (rc)
5407                 return rc;
5408
5409         for_each_zone(zone)
5410                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5411                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5412         return 0;
5413 }
5414 #endif
5415
5416 /*
5417  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5418  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5419  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5420  *
5421  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5422  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5423  * if in function of the boot time zone sizes.
5424  */
5425 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5426         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5427 {
5428         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5429         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5430         return 0;
5431 }
5432
5433 /*
5434  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5435  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5436  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5437  */
5438
5439 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5440         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5441 {
5442         struct zone *zone;
5443         unsigned int cpu;
5444         int ret;
5445
5446         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5447         if (!write || (ret < 0))
5448                 return ret;
5449         for_each_populated_zone(zone) {
5450                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5451                         unsigned long  high;
5452                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5453                         setup_pagelist_highmark(
5454                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5455                 }
5456         }
5457         return 0;
5458 }
5459
5460 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5461
5462 #ifdef CONFIG_NUMA
5463 static int __init set_hashdist(char *str)
5464 {
5465         if (!str)
5466                 return 0;
5467         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5468         return 1;
5469 }
5470 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5471 #endif
5472
5473 /*
5474  * allocate a large system hash table from bootmem
5475  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5476  *   quantity of entries
5477  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5478  */
5479 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5480                                      unsigned long bucketsize,
5481                                      unsigned long numentries,
5482                                      int scale,
5483                                      int flags,
5484                                      unsigned int *_hash_shift,
5485                                      unsigned int *_hash_mask,
5486                                      unsigned long low_limit,
5487                                      unsigned long high_limit)
5488 {
5489         unsigned long long max = high_limit;
5490         unsigned long log2qty, size;
5491         void *table = NULL;
5492
5493         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5494         if (!numentries) {
5495                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5496                 numentries = nr_kernel_pages;
5497                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5498                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5499                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5500
5501                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5502                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5503                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5504                 else
5505                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5506
5507                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5508                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5509                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5510                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5511                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5512                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5513                                 BUG_ON(!numentries);
5514                         }
5515                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5516                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5517         }
5518         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5519
5520         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5521         if (max == 0) {
5522                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5523                 do_div(max, bucketsize);
5524         }
5525         max = min(max, 0x80000000ULL);
5526
5527         if (numentries < low_limit)
5528                 numentries = low_limit;
5529         if (numentries > max)
5530                 numentries = max;
5531
5532         log2qty = ilog2(numentries);
5533
5534         do {
5535                 size = bucketsize << log2qty;
5536                 if (flags & HASH_EARLY)
5537                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5538                 else if (hashdist)
5539                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5540                 else {
5541                         /*
5542                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5543                          * some pages at the end of hash table which
5544                          * alloc_pages_exact() automatically does
5545                          */
5546                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5547                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5548                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5549                         }
5550                 }
5551         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5552
5553         if (!table)
5554                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5555
5556         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5557                tablename,
5558                (1UL << log2qty),
5559                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5560                size);
5561
5562         if (_hash_shift)
5563                 *_hash_shift = log2qty;
5564         if (_hash_mask)
5565                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5566
5567         return table;
5568 }
5569
5570 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5571 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5572                                                         unsigned long pfn)
5573 {
5574 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5575         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5576 #else
5577         return zone->pageblock_flags;
5578 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5579 }
5580
5581 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5582 {
5583 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5584         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5585         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5586 #else
5587         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5588         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5589 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5590 }
5591
5592 /**
5593  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5594  * @page: The page within the block of interest
5595  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5596  * @end_bitidx: The last bit of interest
5597  * returns pageblock_bits flags
5598  */
5599 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5600                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5601 {
5602         struct zone *zone;
5603         unsigned long *bitmap;
5604         unsigned long pfn, bitidx;
5605         unsigned long flags = 0;
5606         unsigned long value = 1;
5607
5608         zone = page_zone(page);
5609         pfn = page_to_pfn(page);
5610         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5611         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5612
5613         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5614                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5615                         flags |= value;
5616
5617         return flags;
5618 }
5619
5620 /**
5621  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5622  * @page: The page within the block of interest
5623  * @start_bitidx: The first bit of interest
5624  * @end_bitidx: The last bit of interest
5625  * @flags: The flags to set
5626  */
5627 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5628                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5629 {
5630         struct zone *zone;
5631         unsigned long *bitmap;
5632         unsigned long pfn, bitidx;
5633         unsigned long value = 1;
5634
5635         zone = page_zone(page);
5636         pfn = page_to_pfn(page);
5637         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5638         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5639         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5640         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5641
5642         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5643                 if (flags & value)
5644                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5645                 else
5646                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5647 }
5648
5649 /*
5650  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5651  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5652  *
5653  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5654  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5655  * expect this function should be exact.
5656  */
5657 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5658                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5659 {
5660         unsigned long pfn, iter, found;
5661         int mt;
5662
5663         /*
5664          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5665          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5666          */
5667         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5668                 return false;
5669         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5670         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5671                 return false;
5672
5673         pfn = page_to_pfn(page);
5674         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5675                 unsigned long check = pfn + iter;
5676
5677                 if (!pfn_valid_within(check))
5678                         continue;
5679
5680                 page = pfn_to_page(check);
5681                 /*
5682                  * We can't use page_count without pin a page
5683                  * because another CPU can free compound page.
5684                  * This check already skips compound tails of THP
5685                  * because their page->_count is zero at all time.
5686                  */
5687                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5688                         if (PageBuddy(page))
5689                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5690                         continue;
5691                 }
5692
5693                 /*
5694                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5695                  * page_count() is not 0.
5696                  */
5697                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5698                         continue;
5699
5700                 if (!PageLRU(page))
5701                         found++;
5702                 /*
5703                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5704                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5705                  * and it still to be fixed.
5706                  */
5707                 /*
5708                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5709                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5710                  *
5711                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5712                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5713                  * page at boot.
5714                  */
5715                 if (found > count)
5716                         return true;
5717         }
5718         return false;
5719 }
5720
5721 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5722 {
5723         struct zone *zone;
5724         unsigned long pfn;
5725
5726         /*
5727          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5728          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5729          * the zone but still within the section.
5730          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5731          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5732          */
5733         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5734                 return false;
5735
5736         zone = page_zone(page);
5737         pfn = page_to_pfn(page);
5738         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5739                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5740                 return false;
5741
5742         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5743 }
5744
5745 #ifdef CONFIG_CMA
5746
5747 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5748 {
5749         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5750                              pageblock_nr_pages) - 1);
5751 }
5752
5753 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5754 {
5755         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5756                                 pageblock_nr_pages));
5757 }
5758
5759 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5760 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5761                                         unsigned long start, unsigned long end)
5762 {
5763         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5764         unsigned long nr_reclaimed;
5765         unsigned long pfn = start;
5766         unsigned int tries = 0;
5767         int ret = 0;
5768
5769         migrate_prep_local();
5770
5771         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5772                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5773                         ret = -EINTR;
5774                         break;
5775                 }
5776
5777                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5778                         cc->nr_migratepages = 0;
5779                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5780                                                          pfn, end, true);
5781                         if (!pfn) {
5782                                 ret = -EINTR;
5783                                 break;
5784                         }
5785                         tries = 0;
5786                 } else if (++tries == 5) {
5787                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5788                         break;
5789                 }
5790
5791                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5792                                                         &cc->migratepages);
5793                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5794
5795                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5796                                     alloc_migrate_target,
5797                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5798         }
5799
5800         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5801         return ret > 0 ? 0 : ret;
5802 }
5803
5804 /*
5805  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5806  */
5807 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5808 {
5809         unsigned long flags;
5810         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5811         zone->min_cma_pages += count;
5812         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5813         setup_per_zone_wmarks();
5814 }
5815
5816 /*
5817  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5818  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5819  *__alloc_pages_slowpath() function.
5820  */
5821 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5822 {
5823         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5824         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5825         int did_some_progress = 0;
5826         int order = 1;
5827
5828         /*
5829          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5830          * to stabilise at new watermark level.
5831          */
5832         __update_cma_watermarks(zone, count);
5833
5834         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5835         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5836                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5837
5838                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5839                                                       NULL);
5840                 if (!did_some_progress) {
5841                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5842                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5843                 }
5844         }
5845
5846         /* Restore original watermark levels. */
5847         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5848
5849         return count;
5850 }
5851
5852 /**
5853  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5854  * @start:      start PFN to allocate
5855  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5856  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5857  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5858  *                      in range must have the same migratetype and it must
5859  *                      be either of the two.
5860  *
5861  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5862  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5863  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5864  * pages fall in.
5865  *
5866  * The PFN range must belong to a single zone.
5867  *
5868  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5869  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5870  * need to be freed with free_contig_range().
5871  */
5872 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5873                        unsigned migratetype)
5874 {
5875         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5876         unsigned long outer_start, outer_end;
5877         int ret = 0, order;
5878
5879         struct compact_control cc = {
5880                 .nr_migratepages = 0,
5881                 .order = -1,
5882                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5883                 .sync = true,
5884                 .ignore_skip_hint = true,
5885         };
5886         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5887
5888         /*
5889          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5890          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5891          * have different sizes, and due to the way page allocator
5892          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5893          * that page allocator won't try to merge buddies from
5894          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5895          * other migration type.
5896          *
5897          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5898          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5899          * we are interested in).  This will put all the pages in
5900          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5901          *
5902          * When this is done, we take the pages in range from page
5903          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5904          * page allocator will never consider using them.
5905          *
5906          * This lets us mark the pageblocks back as
5907          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5908          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5909          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5910          */
5911
5912         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5913                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5914                                        false);
5915         if (ret)
5916                 return ret;
5917
5918         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5919         if (ret)
5920                 goto done;
5921
5922         /*
5923          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5924          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5925          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5926          * What we are going to do is to allocate all pages from
5927          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5928          *
5929          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5930          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5931          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5932          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5933          * once this is done free the pages we are not interested in.
5934          *
5935          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5936          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5937          */
5938
5939         lru_add_drain_all();
5940         drain_all_pages();
5941
5942         order = 0;
5943         outer_start = start;
5944         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5945                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5946                         ret = -EBUSY;
5947                         goto done;
5948                 }
5949                 outer_start &= ~0UL << order;
5950         }
5951
5952         /* Make sure the range is really isolated. */
5953         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5954                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5955                        outer_start, end);
5956                 ret = -EBUSY;
5957                 goto done;
5958         }
5959
5960         /*
5961          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5962          * will not starve the system.
5963          */
5964         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5965
5966         /* Grab isolated pages from freelists. */
5967         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5968         if (!outer_end) {
5969                 ret = -EBUSY;
5970                 goto done;
5971         }
5972
5973         /* Free head and tail (if any) */
5974         if (start != outer_start)
5975                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5976         if (end != outer_end)
5977                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5978
5979 done:
5980         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5981                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5982         return ret;
5983 }
5984
5985 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5986 {
5987         for (; nr_pages--; ++pfn)
5988                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5989 }
5990 #endif
5991
5992 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5993 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5994 {
5995         struct zone *zone = data;
5996         int cpu;
5997         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5998
5999         for_each_possible_cpu(cpu) {
6000                 struct per_cpu_pageset *pset;
6001                 struct per_cpu_pages *pcp;
6002
6003                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6004                 pcp = &pset->pcp;
6005
6006                 local_irq_save(flags);
6007                 if (pcp->count > 0)
6008                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6009                 drain_zonestat(zone, pset);
6010                 setup_pageset(pset, batch);
6011                 local_irq_restore(flags);
6012         }
6013         return 0;
6014 }
6015
6016 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6017 {
6018         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6019 }
6020 #endif
6021
6022 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6023 {
6024         unsigned long flags;
6025         int cpu;
6026         struct per_cpu_pageset *pset;
6027
6028         /* avoid races with drain_pages()  */
6029         local_irq_save(flags);
6030         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6031                 for_each_online_cpu(cpu) {
6032                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6033                         drain_zonestat(zone, pset);
6034                 }
6035                 free_percpu(zone->pageset);
6036                 zone->pageset = &boot_pageset;
6037         }
6038         local_irq_restore(flags);
6039 }
6040
6041 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6042 /*
6043  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6044  */
6045 void
6046 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6047 {
6048         struct page *page;
6049         struct zone *zone;
6050         int order, i;
6051         unsigned long pfn;
6052         unsigned long flags;
6053         /* find the first valid pfn */
6054         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6055                 if (pfn_valid(pfn))
6056                         break;
6057         if (pfn == end_pfn)
6058                 return;
6059         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6060         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6061         pfn = start_pfn;
6062         while (pfn < end_pfn) {
6063                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6064                         pfn++;
6065                         continue;
6066                 }
6067                 page = pfn_to_page(pfn);
6068                 /*
6069                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6070                  * page_count() is not 0.
6071                  */
6072                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6073                         pfn++;
6074                         SetPageReserved(page);
6075                         continue;
6076                 }
6077
6078                 BUG_ON(page_count(page));
6079                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6080                 order = page_order(page);
6081 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6082                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6083                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6084 #endif
6085                 list_del(&page->lru);
6086                 rmv_page_order(page);
6087                 zone->free_area[order].nr_free--;
6088                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6089                         SetPageReserved((page+i));
6090                 pfn += (1 << order);
6091         }
6092         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6093 }
6094 #endif
6095
6096 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6097 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6098 {
6099         struct zone *zone = page_zone(page);
6100         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6101         unsigned long flags;
6102         int order;
6103
6104         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6105         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6106                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6107
6108                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6109                         break;
6110         }
6111         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6112
6113         return order < MAX_ORDER;
6114 }
6115 #endif
6116
6117 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6118         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6119         {1UL << PG_error,               "error"         },
6120         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6121         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6122         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6123         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6124         {1UL << PG_active,              "active"        },
6125         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6126         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6127         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6128         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6129         {1UL << PG_private,             "private"       },
6130         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6131         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6132 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6133         {1UL << PG_head,                "head"          },
6134         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6135 #else
6136         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6137 #endif
6138         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6139         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6140         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6141         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6142         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6143 #ifdef CONFIG_MMU
6144         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6145 #endif
6146 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6147         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6148 #endif
6149 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6150         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6151 #endif
6152 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6153         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6154 #endif
6155 };
6156
6157 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6158 {
6159         const char *delim = "";
6160         unsigned long mask;
6161         int i;
6162
6163         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6164
6165         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6166
6167         /* remove zone id */
6168         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6169
6170         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6171
6172                 mask = pageflag_names[i].mask;
6173                 if ((flags & mask) != mask)
6174                         continue;
6175
6176                 flags &= ~mask;
6177                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6178                 delim = "|";
6179         }
6180
6181         /* check for left over flags */
6182         if (flags)
6183                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6184
6185         printk(")\n");
6186 }
6187
6188 void dump_page(struct page *page)
6189 {
6190         printk(KERN_ALERT
6191                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6192                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6193                 page->mapping, page->index);
6194         dump_page_flags(page->flags);
6195         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6196 }
6197
6198 /* reset zone->present_pages */
6199 void reset_zone_present_pages(void)
6200 {
6201         struct zone *z;
6202         int i, nid;
6203
6204         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
6205                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6206                         z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6207                         if (!is_highmem(z))
6208                                 z->present_pages = 0;
6209                 }
6210         }
6211 }
6212
6213 /* calculate zone's present pages in buddy system */
6214 void fixup_zone_present_pages(int nid, unsigned long start_pfn,
6215                                 unsigned long end_pfn)
6216 {
6217         struct zone *z;
6218         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6219         int i;
6220
6221         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6222                 z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6223                 if (is_highmem(z))
6224                         continue;
6225
6226                 zone_start_pfn = z->zone_start_pfn;
6227                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + z->spanned_pages;
6228                 if (!(zone_start_pfn >= end_pfn || zone_end_pfn <= start_pfn))
6229                         z->present_pages += min(end_pfn, zone_end_pfn) -
6230                                             max(start_pfn, zone_start_pfn);
6231         }
6232 }