mm: use correct format specifiers when printing address ranges
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/page_owner.h>
63
64 #include <asm/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
115 /*
116  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
117  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
118  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
119  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
120  */
121 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
122
123 int percpu_pagelist_fraction;
124 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
125
126 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
127 /*
128  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
129  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
130  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
131  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
132  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
133  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
134  */
135
136 static gfp_t saved_gfp_mask;
137
138 void pm_restore_gfp_mask(void)
139 {
140         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
141         if (saved_gfp_mask) {
142                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
143                 saved_gfp_mask = 0;
144         }
145 }
146
147 void pm_restrict_gfp_mask(void)
148 {
149         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
150         WARN_ON(saved_gfp_mask);
151         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
152         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
153 }
154
155 bool pm_suspended_storage(void)
156 {
157         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
158                 return false;
159         return true;
160 }
161 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
162
163 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
164 int pageblock_order __read_mostly;
165 #endif
166
167 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
168
169 /*
170  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
171  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
172  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
173  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
174  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
175  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
176  *
177  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
178  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
179  */
180 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          256,
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
188          32,
189 #endif
190          32,
191 };
192
193 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
194
195 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          "DMA",
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          "DMA32",
201 #endif
202          "Normal",
203 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
204          "HighMem",
205 #endif
206          "Movable",
207 };
208
209 int min_free_kbytes = 1024;
210 int user_min_free_kbytes = -1;
211
212 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
213 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
214 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
215
216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
220 static unsigned long __initdata required_movablecore;
221 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
222
223 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
224 int movable_zone;
225 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
227
228 #if MAX_NUMNODES > 1
229 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
230 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
231 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
232 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
233 #endif
234
235 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
236
237 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
238 {
239         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
240                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
241                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
242
243         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
244                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
245 }
246
247 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
248
249 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
250 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
251 {
252         int ret = 0;
253         unsigned seq;
254         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
255         unsigned long sp, start_pfn;
256
257         do {
258                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
259                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
260                 sp = zone->spanned_pages;
261                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
262                         ret = 1;
263         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
264
265         if (ret)
266                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
267                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
268                         start_pfn, start_pfn + sp);
269
270         return ret;
271 }
272
273 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
276                 return 0;
277         if (zone != page_zone(page))
278                 return 0;
279
280         return 1;
281 }
282 /*
283  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
284  */
285 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
286 {
287         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
288                 return 1;
289         if (!page_is_consistent(zone, page))
290                 return 1;
291
292         return 0;
293 }
294 #else
295 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
296 {
297         return 0;
298 }
299 #endif
300
301 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
302                 unsigned long bad_flags)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
354  * pointing at the head page.
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 set_page_count(p, 0);
377                 p->first_page = page;
378                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
379                 smp_wmb();
380                 __SetPageTail(p);
381         }
382 }
383
384 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
385                                                         gfp_t gfp_flags)
386 {
387         int i;
388
389         /*
390          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
391          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
392          */
393         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
394         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
395                 clear_highpage(page + i);
396 }
397
398 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
399 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
400 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
401 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
402
403 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
404 {
405         if (!buf)
406                 return -EINVAL;
407
408         if (strcmp(buf, "on") == 0)
409                 _debug_pagealloc_enabled = true;
410
411         return 0;
412 }
413 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
414
415 static bool need_debug_guardpage(void)
416 {
417         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
418         if (!debug_pagealloc_enabled())
419                 return false;
420
421         return true;
422 }
423
424 static void init_debug_guardpage(void)
425 {
426         if (!debug_pagealloc_enabled())
427                 return;
428
429         _debug_guardpage_enabled = true;
430 }
431
432 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
433         .need = need_debug_guardpage,
434         .init = init_debug_guardpage,
435 };
436
437 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
438 {
439         unsigned long res;
440
441         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
442                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
443                 return 0;
444         }
445         _debug_guardpage_minorder = res;
446         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
447         return 0;
448 }
449 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
450
451 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
452                                 unsigned int order, int migratetype)
453 {
454         struct page_ext *page_ext;
455
456         if (!debug_guardpage_enabled())
457                 return;
458
459         page_ext = lookup_page_ext(page);
460         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
461
462         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
463         set_page_private(page, order);
464         /* Guard pages are not available for any usage */
465         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
466 }
467
468 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
469                                 unsigned int order, int migratetype)
470 {
471         struct page_ext *page_ext;
472
473         if (!debug_guardpage_enabled())
474                 return;
475
476         page_ext = lookup_page_ext(page);
477         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
478
479         set_page_private(page, 0);
480         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
481                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
482 }
483 #else
484 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
485 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
486                                 unsigned int order, int migratetype) {}
487 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
488                                 unsigned int order, int migratetype) {}
489 #endif
490
491 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
492 {
493         set_page_private(page, order);
494         __SetPageBuddy(page);
495 }
496
497 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
498 {
499         __ClearPageBuddy(page);
500         set_page_private(page, 0);
501 }
502
503 /*
504  * This function checks whether a page is free && is the buddy
505  * we can do coalesce a page and its buddy if
506  * (a) the buddy is not in a hole &&
507  * (b) the buddy is in the buddy system &&
508  * (c) a page and its buddy have the same order &&
509  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
510  *
511  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
512  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
513  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
514  * serialized by zone->lock.
515  *
516  * For recording page's order, we use page_private(page).
517  */
518 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
519                                                         unsigned int order)
520 {
521         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
522                 return 0;
523
524         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
525                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
526                         return 0;
527
528                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
529
530                 return 1;
531         }
532
533         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
534                 /*
535                  * zone check is done late to avoid uselessly
536                  * calculating zone/node ids for pages that could
537                  * never merge.
538                  */
539                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
540                         return 0;
541
542                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
543
544                 return 1;
545         }
546         return 0;
547 }
548
549 /*
550  * Freeing function for a buddy system allocator.
551  *
552  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
553  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
554  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
555  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
556  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
557  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
558  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
559  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
560  * parts of the VM system.
561  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
562  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
563  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
564  * field.
565  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
566  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
567  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
568  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
569  * triggers coalescing into a block of larger size.
570  *
571  * -- nyc
572  */
573
574 static inline void __free_one_page(struct page *page,
575                 unsigned long pfn,
576                 struct zone *zone, unsigned int order,
577                 int migratetype)
578 {
579         unsigned long page_idx;
580         unsigned long combined_idx;
581         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
582         struct page *buddy;
583         int max_order = MAX_ORDER;
584
585         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
586         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
587
588         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
589         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
590                 /*
591                  * We restrict max order of merging to prevent merge
592                  * between freepages on isolate pageblock and normal
593                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
594                  * could cause incorrect freepage accounting.
595                  */
596                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
597         } else {
598                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
599         }
600
601         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
602
603         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
604         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
605
606         while (order < max_order - 1) {
607                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
608                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
609                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
610                         break;
611                 /*
612                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
613                  * merge with it and move up one order.
614                  */
615                 if (page_is_guard(buddy)) {
616                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
617                 } else {
618                         list_del(&buddy->lru);
619                         zone->free_area[order].nr_free--;
620                         rmv_page_order(buddy);
621                 }
622                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
623                 page = page + (combined_idx - page_idx);
624                 page_idx = combined_idx;
625                 order++;
626         }
627         set_page_order(page, order);
628
629         /*
630          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
631          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
632          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
633          * that is happening, add the free page to the tail of the list
634          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
635          * as a higher order page
636          */
637         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
638                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
639                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
640                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
641                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
642                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
643                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
644                         list_add_tail(&page->lru,
645                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
646                         goto out;
647                 }
648         }
649
650         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
651 out:
652         zone->free_area[order].nr_free++;
653 }
654
655 static inline int free_pages_check(struct page *page)
656 {
657         const char *bad_reason = NULL;
658         unsigned long bad_flags = 0;
659
660         if (unlikely(page_mapcount(page)))
661                 bad_reason = "nonzero mapcount";
662         if (unlikely(page->mapping != NULL))
663                 bad_reason = "non-NULL mapping";
664         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
665                 bad_reason = "nonzero _count";
666         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
667                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
668                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
669         }
670 #ifdef CONFIG_MEMCG
671         if (unlikely(page->mem_cgroup))
672                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
673 #endif
674         if (unlikely(bad_reason)) {
675                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
676                 return 1;
677         }
678         page_cpupid_reset_last(page);
679         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
680                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
681         return 0;
682 }
683
684 /*
685  * Frees a number of pages from the PCP lists
686  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
687  * count is the number of pages to free.
688  *
689  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
690  * see if this freeing clears that state.
691  *
692  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
693  * pinned" detection logic.
694  */
695 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
696                                         struct per_cpu_pages *pcp)
697 {
698         int migratetype = 0;
699         int batch_free = 0;
700         int to_free = count;
701         unsigned long nr_scanned;
702
703         spin_lock(&zone->lock);
704         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
705         if (nr_scanned)
706                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
707
708         while (to_free) {
709                 struct page *page;
710                 struct list_head *list;
711
712                 /*
713                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
714                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
715                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
716                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
717                  * lists
718                  */
719                 do {
720                         batch_free++;
721                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
722                                 migratetype = 0;
723                         list = &pcp->lists[migratetype];
724                 } while (list_empty(list));
725
726                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
727                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
728                         batch_free = to_free;
729
730                 do {
731                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
732
733                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
734                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
735                         list_del(&page->lru);
736                         mt = get_freepage_migratetype(page);
737                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
738                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
739
740                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
741                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
742                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
743                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
744         }
745         spin_unlock(&zone->lock);
746 }
747
748 static void free_one_page(struct zone *zone,
749                                 struct page *page, unsigned long pfn,
750                                 unsigned int order,
751                                 int migratetype)
752 {
753         unsigned long nr_scanned;
754         spin_lock(&zone->lock);
755         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
756         if (nr_scanned)
757                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
758
759         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
760                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
761                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
762         }
763         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
764         spin_unlock(&zone->lock);
765 }
766
767 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
768 {
769         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
770                 return 0;
771         if (unlikely(!PageTail(page))) {
772                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
773                 return 1;
774         }
775         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
776                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
777                 return 1;
778         }
779         return 0;
780 }
781
782 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
783 {
784         bool compound = PageCompound(page);
785         int i, bad = 0;
786
787         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
788         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
789
790         trace_mm_page_free(page, order);
791         kmemcheck_free_shadow(page, order);
792
793         if (PageAnon(page))
794                 page->mapping = NULL;
795         bad += free_pages_check(page);
796         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
797                 if (compound)
798                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
799                 bad += free_pages_check(page + i);
800         }
801         if (bad)
802                 return false;
803
804         reset_page_owner(page, order);
805
806         if (!PageHighMem(page)) {
807                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
808                                            PAGE_SIZE << order);
809                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
810                                            PAGE_SIZE << order);
811         }
812         arch_free_page(page, order);
813         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
814
815         return true;
816 }
817
818 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
819 {
820         unsigned long flags;
821         int migratetype;
822         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
823
824         if (!free_pages_prepare(page, order))
825                 return;
826
827         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
828         local_irq_save(flags);
829         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
830         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
831         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
832         local_irq_restore(flags);
833 }
834
835 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
836 {
837         unsigned int nr_pages = 1 << order;
838         struct page *p = page;
839         unsigned int loop;
840
841         prefetchw(p);
842         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
843                 prefetchw(p + 1);
844                 __ClearPageReserved(p);
845                 set_page_count(p, 0);
846         }
847         __ClearPageReserved(p);
848         set_page_count(p, 0);
849
850         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
851         set_page_refcounted(page);
852         __free_pages(page, order);
853 }
854
855 #ifdef CONFIG_CMA
856 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
857 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
858 {
859         unsigned i = pageblock_nr_pages;
860         struct page *p = page;
861
862         do {
863                 __ClearPageReserved(p);
864                 set_page_count(p, 0);
865         } while (++p, --i);
866
867         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
868
869         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
870                 i = pageblock_nr_pages;
871                 p = page;
872                 do {
873                         set_page_refcounted(p);
874                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
875                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
876                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
877         } else {
878                 set_page_refcounted(page);
879                 __free_pages(page, pageblock_order);
880         }
881
882         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
883 }
884 #endif
885
886 /*
887  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
888  * Please do not alter this order without good reasons and regression
889  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
890  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
891  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
892  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
893  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
894  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
895  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
896  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
897  *
898  * -- nyc
899  */
900 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
901         int low, int high, struct free_area *area,
902         int migratetype)
903 {
904         unsigned long size = 1 << high;
905
906         while (high > low) {
907                 area--;
908                 high--;
909                 size >>= 1;
910                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
911
912                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
913                         debug_guardpage_enabled() &&
914                         high < debug_guardpage_minorder()) {
915                         /*
916                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
917                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
918                          * Corresponding page table entries will not be touched,
919                          * pages will stay not present in virtual address space
920                          */
921                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
922                         continue;
923                 }
924                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
925                 area->nr_free++;
926                 set_page_order(&page[size], high);
927         }
928 }
929
930 /*
931  * This page is about to be returned from the page allocator
932  */
933 static inline int check_new_page(struct page *page)
934 {
935         const char *bad_reason = NULL;
936         unsigned long bad_flags = 0;
937
938         if (unlikely(page_mapcount(page)))
939                 bad_reason = "nonzero mapcount";
940         if (unlikely(page->mapping != NULL))
941                 bad_reason = "non-NULL mapping";
942         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
943                 bad_reason = "nonzero _count";
944         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
945                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
946                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
947         }
948 #ifdef CONFIG_MEMCG
949         if (unlikely(page->mem_cgroup))
950                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
951 #endif
952         if (unlikely(bad_reason)) {
953                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
954                 return 1;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
960                                                                 int alloc_flags)
961 {
962         int i;
963
964         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
965                 struct page *p = page + i;
966                 if (unlikely(check_new_page(p)))
967                         return 1;
968         }
969
970         set_page_private(page, 0);
971         set_page_refcounted(page);
972
973         arch_alloc_page(page, order);
974         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
975
976         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
977                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
978
979         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
980                 prep_compound_page(page, order);
981
982         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
983
984         /*
985          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
986          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
987          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
988          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
989          */
990         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
991
992         return 0;
993 }
994
995 /*
996  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
997  * the smallest available page from the freelists
998  */
999 static inline
1000 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1001                                                 int migratetype)
1002 {
1003         unsigned int current_order;
1004         struct free_area *area;
1005         struct page *page;
1006
1007         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1008         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1009                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1010                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1011                         continue;
1012
1013                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1014                                                         struct page, lru);
1015                 list_del(&page->lru);
1016                 rmv_page_order(page);
1017                 area->nr_free--;
1018                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1019                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1020                 return page;
1021         }
1022
1023         return NULL;
1024 }
1025
1026
1027 /*
1028  * This array describes the order lists are fallen back to when
1029  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1030  */
1031 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1032         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1033         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1034 #ifdef CONFIG_CMA
1035         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1036         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1037 #else
1038         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1039 #endif
1040         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1041 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1042         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1043 #endif
1044 };
1045
1046 /*
1047  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1048  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1049  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1050  */
1051 int move_freepages(struct zone *zone,
1052                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1053                           int migratetype)
1054 {
1055         struct page *page;
1056         unsigned long order;
1057         int pages_moved = 0;
1058
1059 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1060         /*
1061          * page_zone is not safe to call in this context when
1062          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1063          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1064          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1065          * grouping pages by mobility
1066          */
1067         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1068 #endif
1069
1070         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1071                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1072                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1073
1074                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1075                         page++;
1076                         continue;
1077                 }
1078
1079                 if (!PageBuddy(page)) {
1080                         page++;
1081                         continue;
1082                 }
1083
1084                 order = page_order(page);
1085                 list_move(&page->lru,
1086                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1087                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1088                 page += 1 << order;
1089                 pages_moved += 1 << order;
1090         }
1091
1092         return pages_moved;
1093 }
1094
1095 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1096                                 int migratetype)
1097 {
1098         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1099         struct page *start_page, *end_page;
1100
1101         start_pfn = page_to_pfn(page);
1102         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1103         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1104         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1105         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1106
1107         /* Do not cross zone boundaries */
1108         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1109                 start_page = page;
1110         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1111                 return 0;
1112
1113         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1114 }
1115
1116 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1117                                         int start_order, int migratetype)
1118 {
1119         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1120
1121         while (nr_pageblocks--) {
1122                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1123                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1124         }
1125 }
1126
1127 /*
1128  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1129  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1130  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1131  *
1132  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1133  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1134  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1135  *
1136  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1137  * if it was unchanged).
1138  */
1139 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1140                                   int start_type, int fallback_type)
1141 {
1142         int current_order = page_order(page);
1143
1144         /*
1145          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1146          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1147          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1148          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1149          */
1150         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1151                 return fallback_type;
1152
1153         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1154         if (current_order >= pageblock_order) {
1155                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1156                 return start_type;
1157         }
1158
1159         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1160             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1161             page_group_by_mobility_disabled) {
1162                 int pages;
1163
1164                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1165
1166                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1167                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1168                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1169
1170                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1171                         return start_type;
1172                 }
1173
1174         }
1175
1176         return fallback_type;
1177 }
1178
1179 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1180 static inline struct page *
1181 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1182 {
1183         struct free_area *area;
1184         unsigned int current_order;
1185         struct page *page;
1186         int migratetype, new_type, i;
1187
1188         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1189         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1190                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1191                                 --current_order) {
1192                 for (i = 0;; i++) {
1193                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1194
1195                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1196                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1197                                 break;
1198
1199                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1200                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1201                                 continue;
1202
1203                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1204                                         struct page, lru);
1205                         area->nr_free--;
1206
1207                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1208                                                           start_migratetype,
1209                                                           migratetype);
1210
1211                         /* Remove the page from the freelists */
1212                         list_del(&page->lru);
1213                         rmv_page_order(page);
1214
1215                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1216                                new_type);
1217                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1218                          * migratetype depending on the decisions in
1219                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1220                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1221                          */
1222                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1223
1224                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1225                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1226
1227                         return page;
1228                 }
1229         }
1230
1231         return NULL;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1236  * Call me with the zone->lock already held.
1237  */
1238 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1239                                                 int migratetype)
1240 {
1241         struct page *page;
1242
1243 retry_reserve:
1244         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1245
1246         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1247                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1248
1249                 /*
1250                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1251                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1252                  * and we want just one call site
1253                  */
1254                 if (!page) {
1255                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1256                         goto retry_reserve;
1257                 }
1258         }
1259
1260         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1261         return page;
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1266  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1267  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1268  */
1269 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1270                         unsigned long count, struct list_head *list,
1271                         int migratetype, bool cold)
1272 {
1273         int i;
1274
1275         spin_lock(&zone->lock);
1276         for (i = 0; i < count; ++i) {
1277                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1278                 if (unlikely(page == NULL))
1279                         break;
1280
1281                 /*
1282                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1283                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1284                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1285                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1286                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1287                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1288                  * properly.
1289                  */
1290                 if (likely(!cold))
1291                         list_add(&page->lru, list);
1292                 else
1293                         list_add_tail(&page->lru, list);
1294                 list = &page->lru;
1295                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1296                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1297                                               -(1 << order));
1298         }
1299         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1300         spin_unlock(&zone->lock);
1301         return i;
1302 }
1303
1304 #ifdef CONFIG_NUMA
1305 /*
1306  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1307  * currently executing processor on remote nodes after they have
1308  * expired.
1309  *
1310  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1311  * a single processor.
1312  */
1313 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1314 {
1315         unsigned long flags;
1316         int to_drain, batch;
1317
1318         local_irq_save(flags);
1319         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1320         to_drain = min(pcp->count, batch);
1321         if (to_drain > 0) {
1322                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1323                 pcp->count -= to_drain;
1324         }
1325         local_irq_restore(flags);
1326 }
1327 #endif
1328
1329 /*
1330  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1331  *
1332  * The processor must either be the current processor and the
1333  * thread pinned to the current processor or a processor that
1334  * is not online.
1335  */
1336 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1337 {
1338         unsigned long flags;
1339         struct per_cpu_pageset *pset;
1340         struct per_cpu_pages *pcp;
1341
1342         local_irq_save(flags);
1343         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1344
1345         pcp = &pset->pcp;
1346         if (pcp->count) {
1347                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1348                 pcp->count = 0;
1349         }
1350         local_irq_restore(flags);
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1355  *
1356  * The processor must either be the current processor and the
1357  * thread pinned to the current processor or a processor that
1358  * is not online.
1359  */
1360 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1361 {
1362         struct zone *zone;
1363
1364         for_each_populated_zone(zone) {
1365                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1366         }
1367 }
1368
1369 /*
1370  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1371  *
1372  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1373  * the single zone's pages.
1374  */
1375 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1376 {
1377         int cpu = smp_processor_id();
1378
1379         if (zone)
1380                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1381         else
1382                 drain_pages(cpu);
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1387  *
1388  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1389  *
1390  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1391  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1392  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1393  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1394  * before the call to on_each_cpu_mask().
1395  */
1396 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1397 {
1398         int cpu;
1399
1400         /*
1401          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1402          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1403          */
1404         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1405
1406         /*
1407          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1408          * as offline notification will cause the notified
1409          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1410          * disables preemption as part of its processing
1411          */
1412         for_each_online_cpu(cpu) {
1413                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1414                 struct zone *z;
1415                 bool has_pcps = false;
1416
1417                 if (zone) {
1418                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1419                         if (pcp->pcp.count)
1420                                 has_pcps = true;
1421                 } else {
1422                         for_each_populated_zone(z) {
1423                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1424                                 if (pcp->pcp.count) {
1425                                         has_pcps = true;
1426                                         break;
1427                                 }
1428                         }
1429                 }
1430
1431                 if (has_pcps)
1432                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1433                 else
1434                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1435         }
1436         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1437                                                                 zone, 1);
1438 }
1439
1440 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1441
1442 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1443 {
1444         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1445         unsigned long flags;
1446         unsigned int order, t;
1447         struct list_head *curr;
1448
1449         if (zone_is_empty(zone))
1450                 return;
1451
1452         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1453
1454         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1455         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1456                 if (pfn_valid(pfn)) {
1457                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1458
1459                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1460                                 swsusp_unset_page_free(page);
1461                 }
1462
1463         for_each_migratetype_order(order, t) {
1464                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1465                         unsigned long i;
1466
1467                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1468                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1469                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1470                 }
1471         }
1472         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1473 }
1474 #endif /* CONFIG_PM */
1475
1476 /*
1477  * Free a 0-order page
1478  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1479  */
1480 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1481 {
1482         struct zone *zone = page_zone(page);
1483         struct per_cpu_pages *pcp;
1484         unsigned long flags;
1485         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1486         int migratetype;
1487
1488         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1489                 return;
1490
1491         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1492         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1493         local_irq_save(flags);
1494         __count_vm_event(PGFREE);
1495
1496         /*
1497          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1498          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1499          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1500          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1501          * excessively into the page allocator
1502          */
1503         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1504                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1505                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1506                         goto out;
1507                 }
1508                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1509         }
1510
1511         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1512         if (!cold)
1513                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1514         else
1515                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1516         pcp->count++;
1517         if (pcp->count >= pcp->high) {
1518                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1519                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1520                 pcp->count -= batch;
1521         }
1522
1523 out:
1524         local_irq_restore(flags);
1525 }
1526
1527 /*
1528  * Free a list of 0-order pages
1529  */
1530 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1531 {
1532         struct page *page, *next;
1533
1534         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1535                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1536                 free_hot_cold_page(page, cold);
1537         }
1538 }
1539
1540 /*
1541  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1542  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1543  * Each sub-page must be freed individually.
1544  *
1545  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1546  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1547  */
1548 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1549 {
1550         int i;
1551
1552         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1553         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1554
1555 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1556         /*
1557          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1558          * otherwise free the whole shadow.
1559          */
1560         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1561                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1562 #endif
1563
1564         set_page_owner(page, 0, 0);
1565         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1566                 set_page_refcounted(page + i);
1567                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1568         }
1569 }
1570 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1571
1572 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1573 {
1574         unsigned long watermark;
1575         struct zone *zone;
1576         int mt;
1577
1578         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1579
1580         zone = page_zone(page);
1581         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1582
1583         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1584                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1585                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1586                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1587                         return 0;
1588
1589                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1590         }
1591
1592         /* Remove page from free list */
1593         list_del(&page->lru);
1594         zone->free_area[order].nr_free--;
1595         rmv_page_order(page);
1596
1597         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1598         if (order >= pageblock_order - 1) {
1599                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1600                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1601                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1602                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1603                                 set_pageblock_migratetype(page,
1604                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1605                 }
1606         }
1607
1608         set_page_owner(page, order, 0);
1609         return 1UL << order;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1614  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1615  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1616  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1617  * are enabled.
1618  *
1619  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1620  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1621  */
1622 int split_free_page(struct page *page)
1623 {
1624         unsigned int order;
1625         int nr_pages;
1626
1627         order = page_order(page);
1628
1629         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1630         if (!nr_pages)
1631                 return 0;
1632
1633         /* Split into individual pages */
1634         set_page_refcounted(page);
1635         split_page(page, order);
1636         return nr_pages;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1641  */
1642 static inline
1643 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1644                         struct zone *zone, unsigned int order,
1645                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1646 {
1647         unsigned long flags;
1648         struct page *page;
1649         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1650
1651         if (likely(order == 0)) {
1652                 struct per_cpu_pages *pcp;
1653                 struct list_head *list;
1654
1655                 local_irq_save(flags);
1656                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1657                 list = &pcp->lists[migratetype];
1658                 if (list_empty(list)) {
1659                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1660                                         pcp->batch, list,
1661                                         migratetype, cold);
1662                         if (unlikely(list_empty(list)))
1663                                 goto failed;
1664                 }
1665
1666                 if (cold)
1667                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1668                 else
1669                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1670
1671                 list_del(&page->lru);
1672                 pcp->count--;
1673         } else {
1674                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1675                         /*
1676                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1677                          *
1678                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1679                          * properly detect and handle allocation failures.
1680                          *
1681                          * We most definitely don't want callers attempting to
1682                          * allocate greater than order-1 page units with
1683                          * __GFP_NOFAIL.
1684                          */
1685                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1686                 }
1687                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1688                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1689                 spin_unlock(&zone->lock);
1690                 if (!page)
1691                         goto failed;
1692                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1693                                           get_freepage_migratetype(page));
1694         }
1695
1696         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1697         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1698             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1699                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1700
1701         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1702         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1703         local_irq_restore(flags);
1704
1705         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1706         return page;
1707
1708 failed:
1709         local_irq_restore(flags);
1710         return NULL;
1711 }
1712
1713 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1714
1715 static struct {
1716         struct fault_attr attr;
1717
1718         u32 ignore_gfp_highmem;
1719         u32 ignore_gfp_wait;
1720         u32 min_order;
1721 } fail_page_alloc = {
1722         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1723         .ignore_gfp_wait = 1,
1724         .ignore_gfp_highmem = 1,
1725         .min_order = 1,
1726 };
1727
1728 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1729 {
1730         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1731 }
1732 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1733
1734 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1735 {
1736         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1737                 return false;
1738         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1739                 return false;
1740         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1741                 return false;
1742         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1743                 return false;
1744
1745         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1746 }
1747
1748 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1749
1750 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1751 {
1752         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1753         struct dentry *dir;
1754
1755         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1756                                         &fail_page_alloc.attr);
1757         if (IS_ERR(dir))
1758                 return PTR_ERR(dir);
1759
1760         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1761                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1762                 goto fail;
1763         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1764                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1765                 goto fail;
1766         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1767                                 &fail_page_alloc.min_order))
1768                 goto fail;
1769
1770         return 0;
1771 fail:
1772         debugfs_remove_recursive(dir);
1773
1774         return -ENOMEM;
1775 }
1776
1777 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1778
1779 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1780
1781 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1782
1783 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1784 {
1785         return false;
1786 }
1787
1788 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1789
1790 /*
1791  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1792  * of the allocation.
1793  */
1794 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1795                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1796                         long free_pages)
1797 {
1798         /* free_pages may go negative - that's OK */
1799         long min = mark;
1800         int o;
1801         long free_cma = 0;
1802
1803         free_pages -= (1 << order) - 1;
1804         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1805                 min -= min / 2;
1806         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1807                 min -= min / 4;
1808 #ifdef CONFIG_CMA
1809         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1810         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1811                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1812 #endif
1813
1814         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1815                 return false;
1816         for (o = 0; o < order; o++) {
1817                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1818                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1819
1820                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1821                 min >>= 1;
1822
1823                 if (free_pages <= min)
1824                         return false;
1825         }
1826         return true;
1827 }
1828
1829 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1830                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1831 {
1832         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1833                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1834 }
1835
1836 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1837                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1838 {
1839         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1840
1841         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1842                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1843
1844         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1845                                                                 free_pages);
1846 }
1847
1848 #ifdef CONFIG_NUMA
1849 /*
1850  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1851  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1852  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1853  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1854  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1855  *
1856  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1857  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1858  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1859  *
1860  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1861  * nothing and returns NULL.
1862  *
1863  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1864  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1865  *
1866  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1867  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1868  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1869  * quickly as we can.
1870  */
1871 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1872 {
1873         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1874         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1875
1876         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1877         if (!zlc)
1878                 return NULL;
1879
1880         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1881                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1882                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1883         }
1884
1885         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1886                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1887                                         &node_states[N_MEMORY];
1888         return allowednodes;
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1893  * if it is worth looking at further for free memory:
1894  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1895  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1896  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1897  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1898  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1899  * else return false (zero) if it is not.
1900  *
1901  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1902  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1903  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1904  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1905  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1906  * into the second scan of the zonelist.
1907  *
1908  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1909  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1910  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1911  * unturned looking for a free page.
1912  */
1913 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1914                                                 nodemask_t *allowednodes)
1915 {
1916         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1917         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1918         int n;                          /* node that zone *z is on */
1919
1920         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1921         if (!zlc)
1922                 return 1;
1923
1924         i = z - zonelist->_zonerefs;
1925         n = zlc->z_to_n[i];
1926
1927         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1928         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1929 }
1930
1931 /*
1932  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1933  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1934  * from that zone don't waste time re-examining it.
1935  */
1936 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1937 {
1938         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1939         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1940
1941         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1942         if (!zlc)
1943                 return;
1944
1945         i = z - zonelist->_zonerefs;
1946
1947         set_bit(i, zlc->fullzones);
1948 }
1949
1950 /*
1951  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1952  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1953  */
1954 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1955 {
1956         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1957
1958         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1959         if (!zlc)
1960                 return;
1961
1962         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1963 }
1964
1965 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1966 {
1967         return local_zone->node == zone->node;
1968 }
1969
1970 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1971 {
1972         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1973                                 RECLAIM_DISTANCE;
1974 }
1975
1976 #else   /* CONFIG_NUMA */
1977
1978 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1979 {
1980         return NULL;
1981 }
1982
1983 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1984                                 nodemask_t *allowednodes)
1985 {
1986         return 1;
1987 }
1988
1989 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1990 {
1991 }
1992
1993 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1994 {
1995 }
1996
1997 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1998 {
1999         return true;
2000 }
2001
2002 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2003 {
2004         return true;
2005 }
2006
2007 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2008
2009 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2010 {
2011         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2012
2013         do {
2014                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2015                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2016                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2017                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2018         } while (zone++ != preferred_zone);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2023  * a page.
2024  */
2025 static struct page *
2026 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2027                                                 const struct alloc_context *ac)
2028 {
2029         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2030         struct zoneref *z;
2031         struct page *page = NULL;
2032         struct zone *zone;
2033         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2034         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2035         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2036         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2037                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2038         int nr_fair_skipped = 0;
2039         bool zonelist_rescan;
2040
2041 zonelist_scan:
2042         zonelist_rescan = false;
2043
2044         /*
2045          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2046          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2047          */
2048         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2049                                                                 ac->nodemask) {
2050                 unsigned long mark;
2051
2052                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2053                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2054                                 continue;
2055                 if (cpusets_enabled() &&
2056                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2057                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2058                                 continue;
2059                 /*
2060                  * Distribute pages in proportion to the individual
2061                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2062                  * page was allocated in should have no effect on the
2063                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2064                  */
2065                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2066                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2067                                 break;
2068                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2069                                 nr_fair_skipped++;
2070                                 continue;
2071                         }
2072                 }
2073                 /*
2074                  * When allocating a page cache page for writing, we
2075                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2076                  * limit, such that no single zone holds more than its
2077                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2078                  * The dirty limits take into account the zone's
2079                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2080                  * should be able to balance it without having to
2081                  * write pages from its LRU list.
2082                  *
2083                  * This may look like it could increase pressure on
2084                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2085                  * before they are full.  But the pages that do spill
2086                  * over are limited as the lower zones are protected
2087                  * by this very same mechanism.  It should not become
2088                  * a practical burden to them.
2089                  *
2090                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2091                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2092                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2093                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2094                  * zones are together not big enough to reach the
2095                  * global limit.  The proper fix for these situations
2096                  * will require awareness of zones in the
2097                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2098                  */
2099                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2100                         continue;
2101
2102                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2103                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2104                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2105                         int ret;
2106
2107                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2108                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2109                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2110                                 goto try_this_zone;
2111
2112                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2113                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2114                                 /*
2115                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2116                                  * and before considering the first zone allowed
2117                                  * by the cpuset.
2118                                  */
2119                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2120                                 zlc_active = 1;
2121                                 did_zlc_setup = 1;
2122                         }
2123
2124                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2125                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2126                                 goto this_zone_full;
2127
2128                         /*
2129                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2130                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2131                          */
2132                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2133                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2134                                 continue;
2135
2136                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2137                         switch (ret) {
2138                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2139                                 /* did not scan */
2140                                 continue;
2141                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2142                                 /* scanned but unreclaimable */
2143                                 continue;
2144                         default:
2145                                 /* did we reclaim enough */
2146                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2147                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2148                                         goto try_this_zone;
2149
2150                                 /*
2151                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2152                                  * Only mark the zone full if checking the min
2153                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2154                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2155                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2156                                  * when the watermark is between the low and
2157                                  * min watermarks.
2158                                  */
2159                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2160                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2161                                         goto this_zone_full;
2162
2163                                 continue;
2164                         }
2165                 }
2166
2167 try_this_zone:
2168                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2169                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2170                 if (page) {
2171                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2172                                 goto try_this_zone;
2173                         return page;
2174                 }
2175 this_zone_full:
2176                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2177                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2178         }
2179
2180         /*
2181          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2182          * local node.  However, the local node might have free pages left
2183          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2184          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2185          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2186          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2187          */
2188         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2189                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2190                 if (nr_fair_skipped) {
2191                         zonelist_rescan = true;
2192                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2193                 }
2194                 if (nr_online_nodes > 1)
2195                         zonelist_rescan = true;
2196         }
2197
2198         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2199                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2200                 zlc_active = 0;
2201                 zonelist_rescan = true;
2202         }
2203
2204         if (zonelist_rescan)
2205                 goto zonelist_scan;
2206
2207         return NULL;
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2212  * meminfo in irq context.
2213  */
2214 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2215 {
2216         bool ret = false;
2217
2218 #if NODES_SHIFT > 8
2219         ret = in_interrupt();
2220 #endif
2221         return ret;
2222 }
2223
2224 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2225                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2226                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2227
2228 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2229 {
2230         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2231
2232         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2233             debug_guardpage_minorder() > 0)
2234                 return;
2235
2236         /*
2237          * This documents exceptions given to allocations in certain
2238          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2239          * of allowed nodes.
2240          */
2241         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2242                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2243                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2244                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2245         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2246                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2247
2248         if (fmt) {
2249                 struct va_format vaf;
2250                 va_list args;
2251
2252                 va_start(args, fmt);
2253
2254                 vaf.fmt = fmt;
2255                 vaf.va = &args;
2256
2257                 pr_warn("%pV", &vaf);
2258
2259                 va_end(args);
2260         }
2261
2262         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2263                 current->comm, order, gfp_mask);
2264
2265         dump_stack();
2266         if (!should_suppress_show_mem())
2267                 show_mem(filter);
2268 }
2269
2270 static inline int
2271 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2272                                 unsigned long did_some_progress,
2273                                 unsigned long pages_reclaimed)
2274 {
2275         /* Do not loop if specifically requested */
2276         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2277                 return 0;
2278
2279         /* Always retry if specifically requested */
2280         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2281                 return 1;
2282
2283         /*
2284          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2285          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2286          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2287          */
2288         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2289                 return 0;
2290
2291         /*
2292          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2293          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2294          * implementations.
2295          */
2296         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2297                 return 1;
2298
2299         /*
2300          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2301          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2302          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2303          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2304          * allocation still fails, we stop retrying.
2305          */
2306         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2307                 return 1;
2308
2309         return 0;
2310 }
2311
2312 static inline struct page *
2313 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2314         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2315 {
2316         struct page *page;
2317
2318         *did_some_progress = 0;
2319
2320         if (oom_killer_disabled)
2321                 return NULL;
2322
2323         /*
2324          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2325          * fails, somebody else is making progress for us.
2326          */
2327         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2328                 *did_some_progress = 1;
2329                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2330                 return NULL;
2331         }
2332
2333         /*
2334          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2335          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2336          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2337          * See freeze_processes.
2338          */
2339         note_oom_kill();
2340
2341         /*
2342          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2343          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2344          * we're still under heavy pressure.
2345          */
2346         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2347                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2348         if (page)
2349                 goto out;
2350
2351         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2352                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2353                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2354                         goto out;
2355                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2356                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2357                         goto out;
2358                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2359                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2360                         goto out;
2361                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2362                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
2363                         goto out;
2364                 /*
2365                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2366                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2367                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2368                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2369                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2370                  */
2371                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2372                         goto out;
2373         }
2374         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2375         out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false);
2376         *did_some_progress = 1;
2377 out:
2378         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2379         return page;
2380 }
2381
2382 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2383 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2384 static struct page *
2385 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2386                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2387                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2388                 bool *deferred_compaction)
2389 {
2390         unsigned long compact_result;
2391         struct page *page;
2392
2393         if (!order)
2394                 return NULL;
2395
2396         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2397         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2398                                                 mode, contended_compaction);
2399         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2400
2401         switch (compact_result) {
2402         case COMPACT_DEFERRED:
2403                 *deferred_compaction = true;
2404                 /* fall-through */
2405         case COMPACT_SKIPPED:
2406                 return NULL;
2407         default:
2408                 break;
2409         }
2410
2411         /*
2412          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2413          * count a compaction stall
2414          */
2415         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2416
2417         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2418                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2419
2420         if (page) {
2421                 struct zone *zone = page_zone(page);
2422
2423                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2424                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2425                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2426                 return page;
2427         }
2428
2429         /*
2430          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2431          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2432          */
2433         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2434
2435         cond_resched();
2436
2437         return NULL;
2438 }
2439 #else
2440 static inline struct page *
2441 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2442                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2443                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2444                 bool *deferred_compaction)
2445 {
2446         return NULL;
2447 }
2448 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2449
2450 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2451 static int
2452 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2453                                         const struct alloc_context *ac)
2454 {
2455         struct reclaim_state reclaim_state;
2456         int progress;
2457
2458         cond_resched();
2459
2460         /* We now go into synchronous reclaim */
2461         cpuset_memory_pressure_bump();
2462         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2463         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2464         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2465         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2466
2467         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2468                                                                 ac->nodemask);
2469
2470         current->reclaim_state = NULL;
2471         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2472         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2473
2474         cond_resched();
2475
2476         return progress;
2477 }
2478
2479 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2480 static inline struct page *
2481 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2482                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2483                 unsigned long *did_some_progress)
2484 {
2485         struct page *page = NULL;
2486         bool drained = false;
2487
2488         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2489         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2490                 return NULL;
2491
2492         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2493         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2494                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2495
2496 retry:
2497         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2498                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2499
2500         /*
2501          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2502          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2503          */
2504         if (!page && !drained) {
2505                 drain_all_pages(NULL);
2506                 drained = true;
2507                 goto retry;
2508         }
2509
2510         return page;
2511 }
2512
2513 /*
2514  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2515  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2516  */
2517 static inline struct page *
2518 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2519                                 const struct alloc_context *ac)
2520 {
2521         struct page *page;
2522
2523         do {
2524                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2525                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2526
2527                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2528                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2529                                                                         HZ/50);
2530         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2531
2532         return page;
2533 }
2534
2535 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2536 {
2537         struct zoneref *z;
2538         struct zone *zone;
2539
2540         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2541                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2542                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2543 }
2544
2545 static inline int
2546 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2547 {
2548         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2549         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2550
2551         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2552         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2553
2554         /*
2555          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2556          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2557          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2558          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2559          */
2560         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2561
2562         if (atomic) {
2563                 /*
2564                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2565                  * if it can't schedule.
2566                  */
2567                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2568                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2569                 /*
2570                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2571                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2572                  */
2573                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2574         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2575                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2576
2577         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2578                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2579                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2580                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2581                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2582                 else if (!in_interrupt() &&
2583                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2584                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2585                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2586         }
2587 #ifdef CONFIG_CMA
2588         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2589                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2590 #endif
2591         return alloc_flags;
2592 }
2593
2594 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2595 {
2596         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2597 }
2598
2599 static inline struct page *
2600 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2601                                                 struct alloc_context *ac)
2602 {
2603         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2604         struct page *page = NULL;
2605         int alloc_flags;
2606         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2607         unsigned long did_some_progress;
2608         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2609         bool deferred_compaction = false;
2610         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2611
2612         /*
2613          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2614          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2615          * be using allocators in order of preference for an area that is
2616          * too large.
2617          */
2618         if (order >= MAX_ORDER) {
2619                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2620                 return NULL;
2621         }
2622
2623         /*
2624          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2625          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2626          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2627          * using a larger set of nodes after it has established that the
2628          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2629          * over allocated.
2630          */
2631         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2632             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2633                 goto nopage;
2634
2635 retry:
2636         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2637                 wake_all_kswapds(order, ac);
2638
2639         /*
2640          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2641          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2642          * to how we want to proceed.
2643          */
2644         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2645
2646         /*
2647          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2648          * cpusets.
2649          */
2650         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2651                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2652                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2653                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2654                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2655         }
2656
2657         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2658         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2659                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2660         if (page)
2661                 goto got_pg;
2662
2663         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2664         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2665                 /*
2666                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2667                  * the allocation is high priority and these type of
2668                  * allocations are system rather than user orientated
2669                  */
2670                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2671
2672                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2673
2674                 if (page) {
2675                         goto got_pg;
2676                 }
2677         }
2678
2679         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2680         if (!wait) {
2681                 /*
2682                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2683                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2684                  * type of allocation to fail.
2685                  */
2686                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2687                 goto nopage;
2688         }
2689
2690         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2691         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2692                 goto nopage;
2693
2694         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2695         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2696                 goto nopage;
2697
2698         /*
2699          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2700          * attempts after direct reclaim are synchronous
2701          */
2702         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2703                                         migration_mode,
2704                                         &contended_compaction,
2705                                         &deferred_compaction);
2706         if (page)
2707                 goto got_pg;
2708
2709         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2710         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2711                 /*
2712                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2713                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2714                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2715                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2716                  * instead of entering direct reclaim.
2717                  */
2718                 if (deferred_compaction)
2719                         goto nopage;
2720
2721                 /*
2722                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2723                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2724                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2725                  * so we fallback to base pages instead.
2726                  */
2727                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2728                         goto nopage;
2729
2730                 /*
2731                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2732                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2733                  * khugepaged trying to collapse.
2734                  */
2735                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2736                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2737                         goto nopage;
2738         }
2739
2740         /*
2741          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2742          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2743          * khugepaged trying to collapse.
2744          */
2745         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2746                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2747                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2748
2749         /* Try direct reclaim and then allocating */
2750         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2751                                                         &did_some_progress);
2752         if (page)
2753                 goto got_pg;
2754
2755         /* Check if we should retry the allocation */
2756         pages_reclaimed += did_some_progress;
2757         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2758                                                 pages_reclaimed)) {
2759                 /*
2760                  * If we fail to make progress by freeing individual
2761                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2762                  * start OOM killing tasks.
2763                  */
2764                 if (!did_some_progress) {
2765                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2766                                                         &did_some_progress);
2767                         if (page)
2768                                 goto got_pg;
2769                         if (!did_some_progress)
2770                                 goto nopage;
2771                 }
2772                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2773                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2774                 goto retry;
2775         } else {
2776                 /*
2777                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2778                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2779                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2780                  */
2781                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2782                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2783                                         &contended_compaction,
2784                                         &deferred_compaction);
2785                 if (page)
2786                         goto got_pg;
2787         }
2788
2789 nopage:
2790         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2791 got_pg:
2792         return page;
2793 }
2794
2795 /*
2796  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2797  */
2798 struct page *
2799 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2800                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2801 {
2802         struct zoneref *preferred_zoneref;
2803         struct page *page = NULL;
2804         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2805         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2806         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2807         struct alloc_context ac = {
2808                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2809                 .nodemask = nodemask,
2810                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2811         };
2812
2813         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2814
2815         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2816
2817         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2818
2819         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2820                 return NULL;
2821
2822         /*
2823          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2824          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2825          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2826          */
2827         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2828                 return NULL;
2829
2830         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2831                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2832
2833 retry_cpuset:
2834         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2835
2836         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2837         ac.zonelist = zonelist;
2838         /* The preferred zone is used for statistics later */
2839         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2840                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2841                                 &ac.preferred_zone);
2842         if (!ac.preferred_zone)
2843                 goto out;
2844         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2845
2846         /* First allocation attempt */
2847         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2848         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2849         if (unlikely(!page)) {
2850                 /*
2851                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2852                  * can deadlock because I/O on the device might not
2853                  * complete.
2854                  */
2855                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2856
2857                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2858         }
2859
2860         if (kmemcheck_enabled && page)
2861                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2862
2863         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2864
2865 out:
2866         /*
2867          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2868          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2869          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2870          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2871          */
2872         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2873                 goto retry_cpuset;
2874
2875         return page;
2876 }
2877 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2878
2879 /*
2880  * Common helper functions.
2881  */
2882 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2883 {
2884         struct page *page;
2885
2886         /*
2887          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2888          * a highmem page
2889          */
2890         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2891
2892         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2893         if (!page)
2894                 return 0;
2895         return (unsigned long) page_address(page);
2896 }
2897 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2898
2899 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2900 {
2901         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2902 }
2903 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2904
2905 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2906 {
2907         if (put_page_testzero(page)) {
2908                 if (order == 0)
2909                         free_hot_cold_page(page, false);
2910                 else
2911                         __free_pages_ok(page, order);
2912         }
2913 }
2914
2915 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2916
2917 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2918 {
2919         if (addr != 0) {
2920                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2921                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2922         }
2923 }
2924
2925 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2926
2927 /*
2928  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2929  * of the current memory cgroup.
2930  *
2931  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2932  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2933  */
2934 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2935 {
2936         struct page *page;
2937         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2938
2939         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2940                 return NULL;
2941         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2942         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2943         return page;
2944 }
2945
2946 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2947 {
2948         struct page *page;
2949         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2950
2951         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2952                 return NULL;
2953         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2954         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2955         return page;
2956 }
2957
2958 /*
2959  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2960  * alloc_kmem_pages.
2961  */
2962 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2963 {
2964         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2965         __free_pages(page, order);
2966 }
2967
2968 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2969 {
2970         if (addr != 0) {
2971                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2972                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2973         }
2974 }
2975
2976 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2977 {
2978         if (addr) {
2979                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2980                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2981
2982                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2983                 while (used < alloc_end) {
2984                         free_page(used);
2985                         used += PAGE_SIZE;
2986                 }
2987         }
2988         return (void *)addr;
2989 }
2990
2991 /**
2992  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2993  * @size: the number of bytes to allocate
2994  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2995  *
2996  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2997  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2998  * allocate memory in power-of-two pages.
2999  *
3000  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3001  *
3002  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3003  */
3004 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3005 {
3006         unsigned int order = get_order(size);
3007         unsigned long addr;
3008
3009         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3010         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3011 }
3012 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3013
3014 /**
3015  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3016  *                         pages on a node.
3017  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3018  * @size: the number of bytes to allocate
3019  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3020  *
3021  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3022  * back.
3023  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3024  * but is not exact.
3025  */
3026 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3027 {
3028         unsigned order = get_order(size);
3029         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3030         if (!p)
3031                 return NULL;
3032         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3033 }
3034
3035 /**
3036  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3037  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3038  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3039  *
3040  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3041  */
3042 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3043 {
3044         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3045         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3046
3047         while (addr < end) {
3048                 free_page(addr);
3049                 addr += PAGE_SIZE;
3050         }
3051 }
3052 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3053
3054 /**
3055  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3056  * @offset: The zone index of the highest zone
3057  *
3058  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3059  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3060  * zone, the number of pages is calculated as:
3061  *     managed_pages - high_pages
3062  */
3063 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3064 {
3065         struct zoneref *z;
3066         struct zone *zone;
3067
3068         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3069         unsigned long sum = 0;
3070
3071         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3072
3073         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3074                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3075                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3076                 if (size > high)
3077                         sum += size - high;
3078         }
3079
3080         return sum;
3081 }
3082
3083 /**
3084  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3085  *
3086  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3087  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3088  */
3089 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3090 {
3091         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3092 }
3093 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3094
3095 /**
3096  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3097  *
3098  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3099  * high watermark within all zones.
3100  */
3101 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3102 {
3103         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3104 }
3105
3106 static inline void show_node(struct zone *zone)
3107 {
3108         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3109                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3110 }
3111
3112 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3113 {
3114         val->totalram = totalram_pages;
3115         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3116         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3117         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3118         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3119         val->freehigh = nr_free_highpages();
3120         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3121 }
3122
3123 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3124
3125 #ifdef CONFIG_NUMA
3126 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3127 {
3128         int zone_type;          /* needs to be signed */
3129         unsigned long managed_pages = 0;
3130         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3131
3132         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3133                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3134         val->totalram = managed_pages;
3135         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3136         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3137 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3138         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3139         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3140                         NR_FREE_PAGES);
3141 #else
3142         val->totalhigh = 0;
3143         val->freehigh = 0;
3144 #endif
3145         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3146 }
3147 #endif
3148
3149 /*
3150  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3151  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3152  */
3153 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3154 {
3155         bool ret = false;
3156         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3157
3158         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3159                 goto out;
3160
3161         do {
3162                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3163                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3164         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3165 out:
3166         return ret;
3167 }
3168
3169 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3170
3171 static void show_migration_types(unsigned char type)
3172 {
3173         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3174                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3175                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3176                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3177                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3178 #ifdef CONFIG_CMA
3179                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3180 #endif
3181 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3182                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3183 #endif
3184         };
3185         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3186         char *p = tmp;
3187         int i;
3188
3189         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3190                 if (type & (1 << i))
3191                         *p++ = types[i];
3192         }
3193
3194         *p = '\0';
3195         printk("(%s) ", tmp);
3196 }
3197
3198 /*
3199  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3200  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3201  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3202  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3203  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3204  */
3205 void show_free_areas(unsigned int filter)
3206 {
3207         int cpu;
3208         struct zone *zone;
3209
3210         for_each_populated_zone(zone) {
3211                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3212                         continue;
3213                 show_node(zone);
3214                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3215
3216                 for_each_online_cpu(cpu) {
3217                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3218
3219                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3220
3221                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3222                                cpu, pageset->pcp.high,
3223                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3224                 }
3225         }
3226
3227         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3228                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3229                 " unevictable:%lu"
3230                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3231                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3232                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3233                 " free_cma:%lu\n",
3234                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3235                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3236                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3237                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3238                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3239                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3240                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3241                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3242                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3243                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3244                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3245                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3246                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3247                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3248                 global_page_state(NR_SHMEM),
3249                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3250                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3251                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3252
3253         for_each_populated_zone(zone) {
3254                 int i;
3255
3256                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3257                         continue;
3258                 show_node(zone);
3259                 printk("%s"
3260                         " free:%lukB"
3261                         " min:%lukB"
3262                         " low:%lukB"
3263                         " high:%lukB"
3264                         " active_anon:%lukB"
3265                         " inactive_anon:%lukB"
3266                         " active_file:%lukB"
3267                         " inactive_file:%lukB"
3268                         " unevictable:%lukB"
3269                         " isolated(anon):%lukB"
3270                         " isolated(file):%lukB"
3271                         " present:%lukB"
3272                         " managed:%lukB"
3273                         " mlocked:%lukB"
3274                         " dirty:%lukB"
3275                         " writeback:%lukB"
3276                         " mapped:%lukB"
3277                         " shmem:%lukB"
3278                         " slab_reclaimable:%lukB"
3279                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3280                         " kernel_stack:%lukB"
3281                         " pagetables:%lukB"
3282                         " unstable:%lukB"
3283                         " bounce:%lukB"
3284                         " free_cma:%lukB"
3285                         " writeback_tmp:%lukB"
3286                         " pages_scanned:%lu"
3287                         " all_unreclaimable? %s"
3288                         "\n",
3289                         zone->name,
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3291                         K(min_wmark_pages(zone)),
3292                         K(low_wmark_pages(zone)),
3293                         K(high_wmark_pages(zone)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3300                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3301                         K(zone->present_pages),
3302                         K(zone->managed_pages),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3305                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3308                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3309                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3310                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3311                                 THREAD_SIZE / 1024,
3312                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3313                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3314                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3315                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3316                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3317                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3318                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3319                         );
3320                 printk("lowmem_reserve[]:");
3321                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3322                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3323                 printk("\n");
3324         }
3325
3326         for_each_populated_zone(zone) {
3327                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3328                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3329
3330                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3331                         continue;
3332                 show_node(zone);
3333                 printk("%s: ", zone->name);
3334
3335                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3336                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3337                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3338                         int type;
3339
3340                         nr[order] = area->nr_free;
3341                         total += nr[order] << order;
3342
3343                         types[order] = 0;
3344                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3345                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3346                                         types[order] |= 1 << type;
3347                         }
3348                 }
3349                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3350                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3351                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3352                         if (nr[order])
3353                                 show_migration_types(types[order]);
3354                 }
3355                 printk("= %lukB\n", K(total));
3356         }
3357
3358         hugetlb_show_meminfo();
3359
3360         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3361
3362         show_swap_cache_info();
3363 }
3364
3365 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3366 {
3367         zoneref->zone = zone;
3368         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3369 }
3370
3371 /*
3372  * Builds allocation fallback zone lists.
3373  *
3374  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3375  */
3376 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3377                                 int nr_zones)
3378 {
3379         struct zone *zone;
3380         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3381
3382         do {
3383                 zone_type--;
3384                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3385                 if (populated_zone(zone)) {
3386                         zoneref_set_zone(zone,
3387                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3388                         check_highest_zone(zone_type);
3389                 }
3390         } while (zone_type);
3391
3392         return nr_zones;
3393 }
3394
3395
3396 /*
3397  *  zonelist_order:
3398  *  0 = automatic detection of better ordering.
3399  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3400  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3401  *
3402  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3403  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3404  */
3405 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3406 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3407 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3408
3409 /* zonelist order in the kernel.
3410  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3411  */
3412 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3413 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3414
3415
3416 #ifdef CONFIG_NUMA
3417 /* The value user specified ....changed by config */
3418 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3419 /* string for sysctl */
3420 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3421 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3422
3423 /*
3424  * interface for configure zonelist ordering.
3425  * command line option "numa_zonelist_order"
3426  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3427  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3428  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3429  */
3430
3431 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3432 {
3433         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3434                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3435         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3436                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3437         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3438                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3439         } else {
3440                 printk(KERN_WARNING
3441                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3442                         "%s\n", s);
3443                 return -EINVAL;
3444         }
3445         return 0;
3446 }
3447
3448 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3449 {
3450         int ret;
3451
3452         if (!s)
3453                 return 0;
3454
3455         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3456         if (ret == 0)
3457                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3458
3459         return ret;
3460 }
3461 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3462
3463 /*
3464  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3465  */
3466 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3467                 void __user *buffer, size_t *length,
3468                 loff_t *ppos)
3469 {
3470         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3471         int ret;
3472         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3473
3474         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3475         if (write) {
3476                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3477                         ret = -EINVAL;
3478                         goto out;
3479                 }
3480                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3481         }
3482         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3483         if (ret)
3484                 goto out;
3485         if (write) {
3486                 int oldval = user_zonelist_order;
3487
3488                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3489                 if (ret) {
3490                         /*
3491                          * bogus value.  restore saved string
3492                          */
3493                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3494                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3495                         user_zonelist_order = oldval;
3496                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3497                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3498                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3499                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3500                 }
3501         }
3502 out:
3503         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3504         return ret;
3505 }
3506
3507
3508 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3509 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3510
3511 /**
3512  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3513  * @node: node whose fallback list we're appending
3514  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3515  *
3516  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3517  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3518  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3519  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3520  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3521  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3522  * on them otherwise.
3523  * It returns -1 if no node is found.
3524  */
3525 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3526 {
3527         int n, val;
3528         int min_val = INT_MAX;
3529         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3530         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3531
3532         /* Use the local node if we haven't already */
3533         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3534                 node_set(node, *used_node_mask);
3535                 return node;
3536         }
3537
3538         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3539
3540                 /* Don't want a node to appear more than once */
3541                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3542                         continue;
3543
3544                 /* Use the distance array to find the distance */
3545                 val = node_distance(node, n);
3546
3547                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3548                 val += (n < node);
3549
3550                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3551                 tmp = cpumask_of_node(n);
3552                 if (!cpumask_empty(tmp))
3553                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3554
3555                 /* Slight preference for less loaded node */
3556                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3557                 val += node_load[n];
3558
3559                 if (val < min_val) {
3560                         min_val = val;
3561                         best_node = n;
3562                 }
3563         }
3564
3565         if (best_node >= 0)
3566                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3567
3568         return best_node;
3569 }
3570
3571
3572 /*
3573  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3574  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3575  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3576  */
3577 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3578 {
3579         int j;
3580         struct zonelist *zonelist;
3581
3582         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3583         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3584                 ;
3585         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3586         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3587         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3588 }
3589
3590 /*
3591  * Build gfp_thisnode zonelists
3592  */
3593 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3594 {
3595         int j;
3596         struct zonelist *zonelist;
3597
3598         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3599         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3600         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3601         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3602 }
3603
3604 /*
3605  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3606  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3607  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3608  * may still exist in local DMA zone.
3609  */
3610 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3611
3612 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3613 {
3614         int pos, j, node;
3615         int zone_type;          /* needs to be signed */
3616         struct zone *z;
3617         struct zonelist *zonelist;
3618
3619         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3620         pos = 0;
3621         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3622                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3623                         node = node_order[j];
3624                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3625                         if (populated_zone(z)) {
3626                                 zoneref_set_zone(z,
3627                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3628                                 check_highest_zone(zone_type);
3629                         }
3630                 }
3631         }
3632         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3633         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3634 }
3635
3636 #if defined(CONFIG_64BIT)
3637 /*
3638  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3639  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3640  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3641  */
3642 static int default_zonelist_order(void)
3643 {
3644         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3645 }
3646 #else
3647 /*
3648  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3649  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3650  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3651  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3652  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3653  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3654  */
3655 static int default_zonelist_order(void)
3656 {
3657         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3658 }
3659 #endif /* CONFIG_64BIT */
3660
3661 static void set_zonelist_order(void)
3662 {
3663         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3664                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3665         else
3666                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3667 }
3668
3669 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3670 {
3671         int j, node, load;
3672         enum zone_type i;
3673         nodemask_t used_mask;
3674         int local_node, prev_node;
3675         struct zonelist *zonelist;
3676         int order = current_zonelist_order;
3677
3678         /* initialize zonelists */
3679         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3680                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3681                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3682                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3683         }
3684
3685         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3686         local_node = pgdat->node_id;
3687         load = nr_online_nodes;
3688         prev_node = local_node;
3689         nodes_clear(used_mask);
3690
3691         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3692         j = 0;
3693
3694         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3695                 /*
3696                  * We don't want to pressure a particular node.
3697                  * So adding penalty to the first node in same
3698                  * distance group to make it round-robin.
3699                  */
3700                 if (node_distance(local_node, node) !=
3701                     node_distance(local_node, prev_node))
3702                         node_load[node] = load;
3703
3704                 prev_node = node;
3705                 load--;
3706                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3707                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3708                 else
3709                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3710         }
3711
3712         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3713                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3714                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3715         }
3716
3717         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3718 }
3719
3720 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3721 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3722 {
3723         struct zonelist *zonelist;
3724         struct zonelist_cache *zlc;
3725         struct zoneref *z;
3726
3727         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3728         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3729         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3730         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3731                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3732 }
3733
3734 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3735 /*
3736  * Return node id of node used for "local" allocations.
3737  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3738  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3739  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3740  */
3741 int local_memory_node(int node)
3742 {
3743         struct zone *zone;
3744
3745         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3746                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3747                                    NULL,
3748                                    &zone);
3749         return zone->node;
3750 }
3751 #endif
3752
3753 #else   /* CONFIG_NUMA */
3754
3755 static void set_zonelist_order(void)
3756 {
3757         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3758 }
3759
3760 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3761 {
3762         int node, local_node;
3763         enum zone_type j;
3764         struct zonelist *zonelist;
3765
3766         local_node = pgdat->node_id;
3767
3768         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3769         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3770
3771         /*
3772          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3773          * of all the other nodes.
3774          * We don't want to pressure a particular node, so when
3775          * building the zones for node N, we make sure that the
3776          * zones coming right after the local ones are those from
3777          * node N+1 (modulo N)
3778          */
3779         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3780                 if (!node_online(node))
3781                         continue;
3782                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3783         }
3784         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3785                 if (!node_online(node))
3786                         continue;
3787                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3788         }
3789
3790         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3791         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3792 }
3793
3794 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3795 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3796 {
3797         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3798 }
3799
3800 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3801
3802 /*
3803  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3804  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3805  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3806  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3807  * with interrupts disabled.
3808  *
3809  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3810  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3811  * hotplugged processors.
3812  *
3813  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3814  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3815  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3816  */
3817 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3818 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3819 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3820
3821 /*
3822  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3823  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3824  */
3825 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3826
3827 /* return values int ....just for stop_machine() */
3828 static int __build_all_zonelists(void *data)
3829 {
3830         int nid;
3831         int cpu;
3832         pg_data_t *self = data;
3833
3834 #ifdef CONFIG_NUMA
3835         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3836 #endif
3837
3838         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3839                 build_zonelists(self);
3840                 build_zonelist_cache(self);
3841         }
3842
3843         for_each_online_node(nid) {
3844                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3845
3846                 build_zonelists(pgdat);
3847                 build_zonelist_cache(pgdat);
3848         }
3849
3850         /*
3851          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3852          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3853          * each zone will be allocated later when the per cpu
3854          * allocator is available.
3855          *
3856          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3857          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3858          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3859          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3860          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3861          * (a chicken-egg dilemma).
3862          */
3863         for_each_possible_cpu(cpu) {
3864                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3865
3866 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3867                 /*
3868                  * We now know the "local memory node" for each node--
3869                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3870                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3871                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3872                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3873                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3874                  */
3875                 if (cpu_online(cpu))
3876                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3877 #endif
3878         }
3879
3880         return 0;
3881 }
3882
3883 /*
3884  * Called with zonelists_mutex held always
3885  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3886  */
3887 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3888 {
3889         set_zonelist_order();
3890
3891         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3892                 __build_all_zonelists(NULL);
3893                 mminit_verify_zonelist();
3894                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3895         } else {
3896 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3897                 if (zone)
3898                         setup_zone_pageset(zone);
3899 #endif
3900                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3901                    of zonelist */
3902                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3903                 /* cpuset refresh routine should be here */
3904         }
3905         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3906         /*
3907          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3908          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3909          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3910          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3911          * disabled and enable it later
3912          */
3913         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3914                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3915         else
3916                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3917
3918         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3919                 "Total pages: %ld\n",
3920                         nr_online_nodes,
3921                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3922                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3923                         vm_total_pages);
3924 #ifdef CONFIG_NUMA
3925         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3926 #endif
3927 }
3928
3929 /*
3930  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3931  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3932  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3933  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3934  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3935  * conservative, even though it seems large.
3936  *
3937  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3938  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3939  */
3940 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3941
3942 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3943 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3944 {
3945         unsigned long size = 1;
3946
3947         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3948
3949         while (size < pages)
3950                 size <<= 1;
3951
3952         /*
3953          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3954          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3955          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3956          */
3957         size = min(size, 4096UL);
3958
3959         return max(size, 4UL);
3960 }
3961 #else
3962 /*
3963  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3964  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3965  *
3966  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3967  *
3968  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3969  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3970  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3971  *
3972  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3973  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3974  *
3975  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3976  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3977  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3978  */
3979 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3980 {
3981         return 4096UL;
3982 }
3983 #endif
3984
3985 /*
3986  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3987  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3988  * hash function before the remainder is taken.
3989  */
3990 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3991 {
3992         return ffz(~size);
3993 }
3994
3995 /*
3996  * Check if a pageblock contains reserved pages
3997  */
3998 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3999 {
4000         unsigned long pfn;
4001
4002         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4003                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4004                         return 1;
4005         }
4006         return 0;
4007 }
4008
4009 /*
4010  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4011  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4012  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4013  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4014  * blocks as reclaim kicks in
4015  */
4016 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4017 {
4018         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4019         struct page *page;
4020         unsigned long block_migratetype;
4021         int reserve;
4022         int old_reserve;
4023
4024         /*
4025          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4026          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4027          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4028          * the block.
4029          */
4030         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4031         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4032         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4033         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4034                                                         pageblock_order;
4035
4036         /*
4037          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4038          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4039          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4040          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4041          * future allocation of hugepages at runtime.
4042          */
4043         reserve = min(2, reserve);
4044         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4045
4046         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4047         if (reserve == old_reserve)
4048                 return;
4049         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4050
4051         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4052                 if (!pfn_valid(pfn))
4053                         continue;
4054                 page = pfn_to_page(pfn);
4055
4056                 /* Watch out for overlapping nodes */
4057                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4058                         continue;
4059
4060                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4061
4062                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4063                 if (reserve > 0) {
4064                         /*
4065                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4066                          * them.
4067                          */
4068                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4069                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4070                                 continue;
4071
4072                         /* If this block is reserved, account for it */
4073                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4074                                 reserve--;
4075                                 continue;
4076                         }
4077
4078                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4079                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4080                                 set_pageblock_migratetype(page,
4081                                                         MIGRATE_RESERVE);
4082                                 move_freepages_block(zone, page,
4083                                                         MIGRATE_RESERVE);
4084                                 reserve--;
4085                                 continue;
4086                         }
4087                 } else if (!old_reserve) {
4088                         /*
4089                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4090                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4091                          */
4092                         break;
4093                 }
4094
4095                 /*
4096                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4097                  * take it back
4098                  */
4099                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4100                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4101                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4102                 }
4103         }
4104 }
4105
4106 /*
4107  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4108  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4109  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4110  */
4111 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4112                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4113 {
4114         struct page *page;
4115         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4116         unsigned long pfn;
4117         struct zone *z;
4118
4119         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4120                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4121
4122         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4123         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4124                 /*
4125                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4126                  * handed to this function.  They do not
4127                  * exist on hotplugged memory.
4128                  */
4129                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4130                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4131                                 continue;
4132                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4133                                 continue;
4134                 }
4135                 page = pfn_to_page(pfn);
4136                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4137                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4138                 init_page_count(page);
4139                 page_mapcount_reset(page);
4140                 page_cpupid_reset_last(page);
4141                 SetPageReserved(page);
4142                 /*
4143                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4144                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4145                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4146                  * the address space during boot when many long-lived
4147                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4148                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4149                  * setup_zone_migrate_reserve()
4150                  *
4151                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4152                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4153                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4154                  * pfn out of zone.
4155                  */
4156                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4157                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4158                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4159                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4160
4161                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4162 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4163                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4164                 if (!is_highmem_idx(zone))
4165                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4166 #endif
4167         }
4168 }
4169
4170 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4171 {
4172         unsigned int order, t;
4173         for_each_migratetype_order(order, t) {
4174                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4175                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4176         }
4177 }
4178
4179 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4180 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4181         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4182 #endif
4183
4184 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4185 {
4186 #ifdef CONFIG_MMU
4187         int batch;
4188
4189         /*
4190          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4191          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4192          *
4193          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4194          */
4195         batch = zone->managed_pages / 1024;
4196         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4197                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4198         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4199         if (batch < 1)
4200                 batch = 1;
4201
4202         /*
4203          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4204          * of 2 value was found to be more likely to have
4205          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4206          *
4207          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4208          * batches of pages, one task can end up with a lot
4209          * of pages of one half of the possible page colors
4210          * and the other with pages of the other colors.
4211          */
4212         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4213
4214         return batch;
4215
4216 #else
4217         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4218          * conditions.
4219          *
4220          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4221          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4222          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4223          *
4224          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4225          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4226          * can be a significant delay between the individual batches being
4227          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4228          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4229          */
4230         return 0;
4231 #endif
4232 }
4233
4234 /*
4235  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4236  * ->batch must never be higher then ->high.
4237  * The following function updates them in a safe manner without read side
4238  * locking.
4239  *
4240  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4241  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4242  *
4243  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4244  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4245  * exist).
4246  */
4247 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4248                 unsigned long batch)
4249 {
4250        /* start with a fail safe value for batch */
4251         pcp->batch = 1;
4252         smp_wmb();
4253
4254        /* Update high, then batch, in order */
4255         pcp->high = high;
4256         smp_wmb();
4257
4258         pcp->batch = batch;
4259 }
4260
4261 /* a companion to pageset_set_high() */
4262 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4263 {
4264         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4265 }
4266
4267 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4268 {
4269         struct per_cpu_pages *pcp;
4270         int migratetype;
4271
4272         memset(p, 0, sizeof(*p));
4273
4274         pcp = &p->pcp;
4275         pcp->count = 0;
4276         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4277                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4278 }
4279
4280 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4281 {
4282         pageset_init(p);
4283         pageset_set_batch(p, batch);
4284 }
4285
4286 /*
4287  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4288  * to the value high for the pageset p.
4289  */
4290 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4291                                 unsigned long high)
4292 {
4293         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4294         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4295                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4296
4297         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4298 }
4299
4300 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4301                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4302 {
4303         if (percpu_pagelist_fraction)
4304                 pageset_set_high(pcp,
4305                         (zone->managed_pages /
4306                                 percpu_pagelist_fraction));
4307         else
4308                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4309 }
4310
4311 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4312 {
4313         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4314
4315         pageset_init(pcp);
4316         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4317 }
4318
4319 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4320 {
4321         int cpu;
4322         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4323         for_each_possible_cpu(cpu)
4324                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4329  * Before this call only boot pagesets were available.
4330  */
4331 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4332 {
4333         struct zone *zone;
4334
4335         for_each_populated_zone(zone)
4336                 setup_zone_pageset(zone);
4337 }
4338
4339 static noinline __init_refok
4340 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4341 {
4342         int i;
4343         size_t alloc_size;
4344
4345         /*
4346          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4347          * per zone.
4348          */
4349         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4350                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4351         zone->wait_table_bits =
4352                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4353         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4354                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4355
4356         if (!slab_is_available()) {
4357                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4358                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4359                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4360         } else {
4361                 /*
4362                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4363                  * via memory hot-add.
4364                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4365                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4366                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4367                  * node itself as well.
4368                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4369                  * necessary.
4370                  */
4371                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4372         }
4373         if (!zone->wait_table)
4374                 return -ENOMEM;
4375
4376         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4377                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4378
4379         return 0;
4380 }
4381
4382 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4383 {
4384         /*
4385          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4386          * relies on the ability of the linker to provide the
4387          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4388          */
4389         zone->pageset = &boot_pageset;
4390
4391         if (populated_zone(zone))
4392                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4393                         zone->name, zone->present_pages,
4394                                          zone_batchsize(zone));
4395 }
4396
4397 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4398                                         unsigned long zone_start_pfn,
4399                                         unsigned long size,
4400                                         enum memmap_context context)
4401 {
4402         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4403         int ret;
4404         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4405         if (ret)
4406                 return ret;
4407         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4408
4409         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4410
4411         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4412                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4413                         pgdat->node_id,
4414                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4415                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4416
4417         zone_init_free_lists(zone);
4418
4419         return 0;
4420 }
4421
4422 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4423 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4424 /*
4425  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4426  */
4427 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4428 {
4429         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4430         int nid;
4431         /*
4432          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4433          * when the kernel is running single-threaded.
4434          */
4435         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4436         static int __meminitdata last_nid;
4437
4438         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4439                 return last_nid;
4440
4441         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4442         if (nid != -1) {
4443                 last_start_pfn = start_pfn;
4444                 last_end_pfn = end_pfn;
4445                 last_nid = nid;
4446         }
4447
4448         return nid;
4449 }
4450 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4451
4452 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4453 {
4454         int nid;
4455
4456         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4457         if (nid >= 0)
4458                 return nid;
4459         /* just returns 0 */
4460         return 0;
4461 }
4462
4463 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4464 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4465 {
4466         int nid;
4467
4468         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4469         if (nid >= 0 && nid != node)
4470                 return false;
4471         return true;
4472 }
4473 #endif
4474
4475 /**
4476  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4477  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4478  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4479  *
4480  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4481  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4482  * memblock_free_early_nid() manually.
4483  */
4484 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4485 {
4486         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4487         int i, this_nid;
4488
4489         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4490                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4491                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4492
4493                 if (start_pfn < end_pfn)
4494                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4495                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4496                                         this_nid);
4497         }
4498 }
4499
4500 /**
4501  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4502  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4503  *
4504  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4505  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4506  */
4507 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4508 {
4509         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4510         int i, this_nid;
4511
4512         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4513                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4514 }
4515
4516 /**
4517  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4518  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4519  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4520  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4521  *
4522  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4523  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4524  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4525  * PFNs will be 0.
4526  */
4527 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4528                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4529 {
4530         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4531         int i;
4532
4533         *start_pfn = -1UL;
4534         *end_pfn = 0;
4535
4536         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4537                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4538                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4539         }
4540
4541         if (*start_pfn == -1UL)
4542                 *start_pfn = 0;
4543 }
4544
4545 /*
4546  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4547  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4548  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4549  */
4550 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4551 {
4552         int zone_index;
4553         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4554                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4555                         continue;
4556
4557                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4558                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4559                         break;
4560         }
4561
4562         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4563         movable_zone = zone_index;
4564 }
4565
4566 /*
4567  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4568  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4569  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4570  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4571  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4572  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4573  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4574  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4575  */
4576 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4577                                         unsigned long zone_type,
4578                                         unsigned long node_start_pfn,
4579                                         unsigned long node_end_pfn,
4580                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4581                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4582 {
4583         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4584         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4585                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4586                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4587                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4588                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4589                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4590
4591                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4592                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4593                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4594                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4595
4596                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4597                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4598                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4599         }
4600 }
4601
4602 /*
4603  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4604  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4605  */
4606 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4607                                         unsigned long zone_type,
4608                                         unsigned long node_start_pfn,
4609                                         unsigned long node_end_pfn,
4610                                         unsigned long *ignored)
4611 {
4612         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4613
4614         /* Get the start and end of the zone */
4615         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4616         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4617         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4618                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4619                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4620
4621         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4622         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4623                 return 0;
4624
4625         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4626         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4627         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4628
4629         /* Return the spanned pages */
4630         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4631 }
4632
4633 /*
4634  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4635  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4636  */
4637 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4638                                 unsigned long range_start_pfn,
4639                                 unsigned long range_end_pfn)
4640 {
4641         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4642         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4643         int i;
4644
4645         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4646                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4647                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4648                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4649         }
4650         return nr_absent;
4651 }
4652
4653 /**
4654  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4655  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4656  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4657  *
4658  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4659  */
4660 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4661                                                         unsigned long end_pfn)
4662 {
4663         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4664 }
4665
4666 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4667 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4668                                         unsigned long zone_type,
4669                                         unsigned long node_start_pfn,
4670                                         unsigned long node_end_pfn,
4671                                         unsigned long *ignored)
4672 {
4673         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4674         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4675         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4676
4677         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4678         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4679
4680         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4681                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4682                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4683         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4684 }
4685
4686 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4687 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4688                                         unsigned long zone_type,
4689                                         unsigned long node_start_pfn,
4690                                         unsigned long node_end_pfn,
4691                                         unsigned long *zones_size)
4692 {
4693         return zones_size[zone_type];
4694 }
4695
4696 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4697                                                 unsigned long zone_type,
4698                                                 unsigned long node_start_pfn,
4699                                                 unsigned long node_end_pfn,
4700                                                 unsigned long *zholes_size)
4701 {
4702         if (!zholes_size)
4703                 return 0;
4704
4705         return zholes_size[zone_type];
4706 }
4707
4708 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4709
4710 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4711                                                 unsigned long node_start_pfn,
4712                                                 unsigned long node_end_pfn,
4713                                                 unsigned long *zones_size,
4714                                                 unsigned long *zholes_size)
4715 {
4716         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4717         enum zone_type i;
4718
4719         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4720                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4721                                                          node_start_pfn,
4722                                                          node_end_pfn,
4723                                                          zones_size);
4724         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4725
4726         realtotalpages = totalpages;
4727         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4728                 realtotalpages -=
4729                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4730                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4731                                                   zholes_size);
4732         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4733         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4734                                                         realtotalpages);
4735 }
4736
4737 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4738 /*
4739  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4740  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4741  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4742  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4743  * bytes.
4744  */
4745 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4746 {
4747         unsigned long usemapsize;
4748
4749         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4750         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4751         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4752         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4753         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4754
4755         return usemapsize / 8;
4756 }
4757
4758 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4759                                 struct zone *zone,
4760                                 unsigned long zone_start_pfn,
4761                                 unsigned long zonesize)
4762 {
4763         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4764         zone->pageblock_flags = NULL;
4765         if (usemapsize)
4766                 zone->pageblock_flags =
4767                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4768                                                          pgdat->node_id);
4769 }
4770 #else
4771 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4772                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4773 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4774
4775 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4776
4777 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4778 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4779 {
4780         unsigned int order;
4781
4782         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4783         if (pageblock_order)
4784                 return;
4785
4786         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4787                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4788         else
4789                 order = MAX_ORDER - 1;
4790
4791         /*
4792          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4793          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4794          * powerpc.
4795          */
4796         pageblock_order = order;
4797 }
4798 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4799
4800 /*
4801  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4802  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4803  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4804  * the kernel config
4805  */
4806 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4807 {
4808 }
4809
4810 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4811
4812 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4813                                                    unsigned long present_pages)
4814 {
4815         unsigned long pages = spanned_pages;
4816
4817         /*
4818          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4819          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4820          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4821          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4822          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4823          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4824          */
4825         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4826             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4827                 pages = present_pages;
4828
4829         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4830 }
4831
4832 /*
4833  * Set up the zone data structures:
4834  *   - mark all pages reserved
4835  *   - mark all memory queues empty
4836  *   - clear the memory bitmaps
4837  *
4838  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4839  */
4840 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4841                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4842                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4843 {
4844         enum zone_type j;
4845         int nid = pgdat->node_id;
4846         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4847         int ret;
4848
4849         pgdat_resize_init(pgdat);
4850 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4851         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4852         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4853         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4854 #endif
4855         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4856         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4857         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4858
4859         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4860                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4861                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4862
4863                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4864                                                   node_end_pfn, zones_size);
4865                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4866                                                                 node_start_pfn,
4867                                                                 node_end_pfn,
4868                                                                 zholes_size);
4869
4870                 /*
4871                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4872                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4873                  * and per-cpu initialisations
4874                  */
4875                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4876                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4877                         if (freesize >= memmap_pages) {
4878                                 freesize -= memmap_pages;
4879                                 if (memmap_pages)
4880                                         printk(KERN_DEBUG
4881                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4882                                                zone_names[j], memmap_pages);
4883                         } else
4884                                 printk(KERN_WARNING
4885                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4886                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4887                 }
4888
4889                 /* Account for reserved pages */
4890                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4891                         freesize -= dma_reserve;
4892                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4893                                         zone_names[0], dma_reserve);
4894                 }
4895
4896                 if (!is_highmem_idx(j))
4897                         nr_kernel_pages += freesize;
4898                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4899                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4900                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4901                 nr_all_pages += freesize;
4902
4903                 zone->spanned_pages = size;
4904                 zone->present_pages = realsize;
4905                 /*
4906                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4907                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4908                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4909                  */
4910                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4911 #ifdef CONFIG_NUMA
4912                 zone->node = nid;
4913                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4914                                                 / 100;
4915                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4916 #endif
4917                 zone->name = zone_names[j];
4918                 spin_lock_init(&zone->lock);
4919                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4920                 zone_seqlock_init(zone);
4921                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4922                 zone_pcp_init(zone);
4923
4924                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4925                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4926
4927                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4928                 if (!size)
4929                         continue;
4930
4931                 set_pageblock_order();
4932                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4933                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4934                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4935                 BUG_ON(ret);
4936                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4937                 zone_start_pfn += size;
4938         }
4939 }
4940
4941 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4942 {
4943         /* Skip empty nodes */
4944         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4945                 return;
4946
4947 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4948         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4949         if (!pgdat->node_mem_map) {
4950                 unsigned long size, start, end;
4951                 struct page *map;
4952
4953                 /*
4954                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4955                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4956                  * for the buddy allocator to function correctly.
4957                  */
4958                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4959                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4960                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4961                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4962                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4963                 if (!map)
4964                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4965                                                                pgdat->node_id);
4966                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4967         }
4968 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4969         /*
4970          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4971          */
4972         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4973                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4974 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4975                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4976                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4977 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4978         }
4979 #endif
4980 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4981 }
4982
4983 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4984                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4985 {
4986         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4987         unsigned long start_pfn = 0;
4988         unsigned long end_pfn = 0;
4989
4990         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4991         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4992
4993         pgdat->node_id = nid;
4994         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4995 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4996         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4997         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
4998                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4999 #endif
5000         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5001                                   zones_size, zholes_size);
5002
5003         alloc_node_mem_map(pgdat);
5004 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5005         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5006                 nid, (unsigned long)pgdat,
5007                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5008 #endif
5009
5010         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5011                             zones_size, zholes_size);
5012 }
5013
5014 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5015
5016 #if MAX_NUMNODES > 1
5017 /*
5018  * Figure out the number of possible node ids.
5019  */
5020 void __init setup_nr_node_ids(void)
5021 {
5022         unsigned int node;
5023         unsigned int highest = 0;
5024
5025         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5026                 highest = node;
5027         nr_node_ids = highest + 1;
5028 }
5029 #endif
5030
5031 /**
5032  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5033  *
5034  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5035  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5036  * all the nodes.
5037  *
5038  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5039  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5040  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5041  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5042  *
5043  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5044  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5045  * populated node map.
5046  *
5047  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5048  * requirement (single node).
5049  */
5050 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5051 {
5052         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5053         unsigned long start, end, mask;
5054         int last_nid = -1;
5055         int i, nid;
5056
5057         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5058                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5059                         last_nid = nid;
5060                         last_end = end;
5061                         continue;
5062                 }
5063
5064                 /*
5065                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5066                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5067                  * too coarse to separate the current node from the last.
5068                  */
5069                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5070                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5071                         mask <<= 1;
5072
5073                 /* accumulate all internode masks */
5074                 accl_mask |= mask;
5075         }
5076
5077         /* convert mask to number of pages */
5078         return ~accl_mask + 1;
5079 }
5080
5081 /* Find the lowest pfn for a node */
5082 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5083 {
5084         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5085         unsigned long start_pfn;
5086         int i;
5087
5088         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5089                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5090
5091         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5092                 printk(KERN_WARNING
5093                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5094                 return 0;
5095         }
5096
5097         return min_pfn;
5098 }
5099
5100 /**
5101  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5102  *
5103  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5104  * memblock_set_node().
5105  */
5106 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5107 {
5108         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5109 }
5110
5111 /*
5112  * early_calculate_totalpages()
5113  * Sum pages in active regions for movable zone.
5114  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5115  */
5116 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5117 {
5118         unsigned long totalpages = 0;
5119         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5120         int i, nid;
5121
5122         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5123                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5124
5125                 totalpages += pages;
5126                 if (pages)
5127                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5128         }
5129         return totalpages;
5130 }
5131
5132 /*
5133  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5134  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5135  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5136  * others
5137  */
5138 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5139 {
5140         int i, nid;
5141         unsigned long usable_startpfn;
5142         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5143         /* save the state before borrow the nodemask */
5144         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5145         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5146         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5147         struct memblock_region *r;
5148
5149         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5150         find_usable_zone_for_movable();
5151
5152         /*
5153          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5154          * options.
5155          */
5156         if (movable_node_is_enabled()) {
5157                 for_each_memblock(memory, r) {
5158                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5159                                 continue;
5160
5161                         nid = r->nid;
5162
5163                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5164                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5165                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5166                                 usable_startpfn;
5167                 }
5168
5169                 goto out2;
5170         }
5171
5172         /*
5173          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5174          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5175          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5176          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5177          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5178          * what movablecore would have allowed.
5179          */
5180         if (required_movablecore) {
5181                 unsigned long corepages;
5182
5183                 /*
5184                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5185                  * was requested by the user
5186                  */
5187                 required_movablecore =
5188                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5189                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5190
5191                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5192         }
5193
5194         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5195         if (!required_kernelcore)
5196                 goto out;
5197
5198         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5199         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5200
5201 restart:
5202         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5203         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5204         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5205                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5206
5207                 /*
5208                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5209                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5210                  * amount of memory for the kernel
5211                  */
5212                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5213                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5214
5215                 /*
5216                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5217                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5218                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5219                  */
5220                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5221
5222                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5223                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5224                         unsigned long size_pages;
5225
5226                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5227                         if (start_pfn >= end_pfn)
5228                                 continue;
5229
5230                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5231                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5232                                 unsigned long kernel_pages;
5233                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5234                                                                 - start_pfn;
5235
5236                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5237                                                         kernelcore_remaining);
5238                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5239                                                         required_kernelcore);
5240
5241                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5242                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5243
5244                                         /*
5245                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5246                                          * that if we have to rebalance
5247                                          * kernelcore across nodes, we will
5248                                          * not double account here
5249                                          */
5250                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5251                                         continue;
5252                                 }
5253                                 start_pfn = usable_startpfn;
5254                         }
5255
5256                         /*
5257                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5258                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5259                          * number of pages used as kernelcore
5260                          */
5261                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5262                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5263                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5264                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5265
5266                         /*
5267                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5268                          * break if the kernelcore for this node has been
5269                          * satisfied
5270                          */
5271                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5272                                                                 size_pages);
5273                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5274                         if (!kernelcore_remaining)
5275                                 break;
5276                 }
5277         }
5278
5279         /*
5280          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5281          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5282          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5283          * satisfied
5284          */
5285         usable_nodes--;
5286         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5287                 goto restart;
5288
5289 out2:
5290         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5291         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5292                 zone_movable_pfn[nid] =
5293                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5294
5295 out:
5296         /* restore the node_state */
5297         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5298 }
5299
5300 /* Any regular or high memory on that node ? */
5301 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5302 {
5303         enum zone_type zone_type;
5304
5305         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5306                 return;
5307
5308         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5309                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5310                 if (populated_zone(zone)) {
5311                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5312                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5313                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5314                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5315                         break;
5316                 }
5317         }
5318 }
5319
5320 /**
5321  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5322  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5323  *
5324  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5325  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5326  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5327  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5328  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5329  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5330  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5331  * at arch_max_dma_pfn.
5332  */
5333 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5334 {
5335         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5336         int i, nid;
5337
5338         /* Record where the zone boundaries are */
5339         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5340                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5341         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5342                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5343         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5344         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5345         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5346                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5347                         continue;
5348                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5349                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5350                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5351                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5352         }
5353         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5354         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5355
5356         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5357         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5358         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5359
5360         /* Print out the zone ranges */
5361         pr_info("Zone ranges:\n");
5362         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5363                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5364                         continue;
5365                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5366                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5367                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5368                         pr_cont("empty\n");
5369                 else
5370                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5371                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5372                                         << PAGE_SHIFT,
5373                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5374                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5375         }
5376
5377         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5378         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5379         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5380                 if (zone_movable_pfn[i])
5381                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5382                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5383         }
5384
5385         /* Print out the early node map */
5386         pr_info("Early memory node ranges\n");
5387         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5388                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5389                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5390                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5391
5392         /* Initialise every node */
5393         mminit_verify_pageflags_layout();
5394         setup_nr_node_ids();
5395         for_each_online_node(nid) {
5396                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5397                 free_area_init_node(nid, NULL,
5398                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5399
5400                 /* Any memory on that node */
5401                 if (pgdat->node_present_pages)
5402                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5403                 check_for_memory(pgdat, nid);
5404         }
5405 }
5406
5407 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5408 {
5409         unsigned long long coremem;
5410         if (!p)
5411                 return -EINVAL;
5412
5413         coremem = memparse(p, &p);
5414         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5415
5416         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5417         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5418
5419         return 0;
5420 }
5421
5422 /*
5423  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5424  * cannot be reclaimed or migrated.
5425  */
5426 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5427 {
5428         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5429 }
5430
5431 /*
5432  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5433  * can be reclaimed or migrated.
5434  */
5435 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5436 {
5437         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5438 }
5439
5440 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5441 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5442
5443 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5444
5445 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5446 {
5447         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5448         page_zone(page)->managed_pages += count;
5449         totalram_pages += count;
5450 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5451         if (PageHighMem(page))
5452                 totalhigh_pages += count;
5453 #endif
5454         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5455 }
5456 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5457
5458 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5459 {
5460         void *pos;
5461         unsigned long pages = 0;
5462
5463         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5464         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5465         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5466                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5467                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5468                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5469         }
5470
5471         if (pages && s)
5472                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5473                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5474
5475         return pages;
5476 }
5477 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5478
5479 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5480 void free_highmem_page(struct page *page)
5481 {
5482         __free_reserved_page(page);
5483         totalram_pages++;
5484         page_zone(page)->managed_pages++;
5485         totalhigh_pages++;
5486 }
5487 #endif
5488
5489
5490 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5491 {
5492         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5493         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5494
5495         physpages = get_num_physpages();
5496         codesize = _etext - _stext;
5497         datasize = _edata - _sdata;
5498         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5499         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5500         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5501         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5502
5503         /*
5504          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5505          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5506          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5507          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5508          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5509          */
5510 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5511         do { \
5512                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5513                         size -= adj; \
5514         } while (0)
5515
5516         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5517                      _sinittext, init_code_size);
5518         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5519         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5520         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5521         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5522
5523 #undef  adj_init_size
5524
5525         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5526                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5527                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5528 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5529                ", %luK highmem"
5530 #endif
5531                "%s%s)\n",
5532                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5533                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5534                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5535                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5536                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5537 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5538                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5539 #endif
5540                str ? ", " : "", str ? str : "");
5541 }
5542
5543 /**
5544  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5545  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5546  *
5547  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5548  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5549  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5550  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5551  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5552  * smaller per-cpu batchsize.
5553  */
5554 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5555 {
5556         dma_reserve = new_dma_reserve;
5557 }
5558
5559 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5560 {
5561         free_area_init_node(0, zones_size,
5562                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5563 }
5564
5565 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5566                                  unsigned long action, void *hcpu)
5567 {
5568         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5569
5570         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5571                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5572                 drain_pages(cpu);
5573
5574                 /*
5575                  * Spill the event counters of the dead processor
5576                  * into the current processors event counters.
5577                  * This artificially elevates the count of the current
5578                  * processor.
5579                  */
5580                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5581
5582                 /*
5583                  * Zero the differential counters of the dead processor
5584                  * so that the vm statistics are consistent.
5585                  *
5586                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5587                  * race with what we are doing.
5588                  */
5589                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5590         }
5591         return NOTIFY_OK;
5592 }
5593
5594 void __init page_alloc_init(void)
5595 {
5596         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5597 }
5598
5599 /*
5600  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5601  *      or min_free_kbytes changes.
5602  */
5603 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5604 {
5605         struct pglist_data *pgdat;
5606         unsigned long reserve_pages = 0;
5607         enum zone_type i, j;
5608
5609         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5610                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5611                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5612                         long max = 0;
5613
5614                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5615                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5616                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5617                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5618                         }
5619
5620                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5621                         max += high_wmark_pages(zone);
5622
5623                         if (max > zone->managed_pages)
5624                                 max = zone->managed_pages;
5625                         reserve_pages += max;
5626                         /*
5627                          * Lowmem reserves are not available to
5628                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5629                          * kswapd tries to balance zones to their high
5630                          * watermark.  As a result, neither should be
5631                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5632                          * situation where reclaim has to clean pages
5633                          * in order to balance the zones.
5634                          */
5635                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5636                 }
5637         }
5638         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5639         totalreserve_pages = reserve_pages;
5640 }
5641
5642 /*
5643  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5644  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5645  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5646  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5647  */
5648 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5649 {
5650         struct pglist_data *pgdat;
5651         enum zone_type j, idx;
5652
5653         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5654                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5655                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5656                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5657
5658                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5659
5660                         idx = j;
5661                         while (idx) {
5662                                 struct zone *lower_zone;
5663
5664                                 idx--;
5665
5666                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5667                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5668
5669                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5670                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5671                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5672                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5673                         }
5674                 }
5675         }
5676
5677         /* update totalreserve_pages */
5678         calculate_totalreserve_pages();
5679 }
5680
5681 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5682 {
5683         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5684         unsigned long lowmem_pages = 0;
5685         struct zone *zone;
5686         unsigned long flags;
5687
5688         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5689         for_each_zone(zone) {
5690                 if (!is_highmem(zone))
5691                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5692         }
5693
5694         for_each_zone(zone) {
5695                 u64 tmp;
5696
5697                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5698                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5699                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5700                 if (is_highmem(zone)) {
5701                         /*
5702                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5703                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5704                          * value here.
5705                          *
5706                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5707                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5708                          * not be capped for highmem.
5709                          */
5710                         unsigned long min_pages;
5711
5712                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5713                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5714                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5715                 } else {
5716                         /*
5717                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5718                          * proportionate to the zone's size.
5719                          */
5720                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5721                 }
5722
5723                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5724                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5725
5726                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5727                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5728                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5729
5730                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5731                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5732         }
5733
5734         /* update totalreserve_pages */
5735         calculate_totalreserve_pages();
5736 }
5737
5738 /**
5739  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5740  * or when memory is hot-{added|removed}
5741  *
5742  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5743  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5744  */
5745 void setup_per_zone_wmarks(void)
5746 {
5747         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5748         __setup_per_zone_wmarks();
5749         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5750 }
5751
5752 /*
5753  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5754  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5755  * to be referenced again before it is swapped out.
5756  *
5757  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5758  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5759  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5760  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5761  *
5762  * total     target    max
5763  * memory    ratio     inactive anon
5764  * -------------------------------------
5765  *   10MB       1         5MB
5766  *  100MB       1        50MB
5767  *    1GB       3       250MB
5768  *   10GB      10       0.9GB
5769  *  100GB      31         3GB
5770  *    1TB     101        10GB
5771  *   10TB     320        32GB
5772  */
5773 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5774 {
5775         unsigned int gb, ratio;
5776
5777         /* Zone size in gigabytes */
5778         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5779         if (gb)
5780                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5781         else
5782                 ratio = 1;
5783
5784         zone->inactive_ratio = ratio;
5785 }
5786
5787 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5788 {
5789         struct zone *zone;
5790
5791         for_each_zone(zone)
5792                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5793 }
5794
5795 /*
5796  * Initialise min_free_kbytes.
5797  *
5798  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5799  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5800  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5801  *
5802  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5803  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5804  *
5805  * which yields
5806  *
5807  * 16MB:        512k
5808  * 32MB:        724k
5809  * 64MB:        1024k
5810  * 128MB:       1448k
5811  * 256MB:       2048k
5812  * 512MB:       2896k
5813  * 1024MB:      4096k
5814  * 2048MB:      5792k
5815  * 4096MB:      8192k
5816  * 8192MB:      11584k
5817  * 16384MB:     16384k
5818  */
5819 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5820 {
5821         unsigned long lowmem_kbytes;
5822         int new_min_free_kbytes;
5823
5824         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5825         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5826
5827         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5828                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5829                 if (min_free_kbytes < 128)
5830                         min_free_kbytes = 128;
5831                 if (min_free_kbytes > 65536)
5832                         min_free_kbytes = 65536;
5833         } else {
5834                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5835                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5836         }
5837         setup_per_zone_wmarks();
5838         refresh_zone_stat_thresholds();
5839         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5840         setup_per_zone_inactive_ratio();
5841         return 0;
5842 }
5843 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5844
5845 /*
5846  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5847  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5848  *      changes.
5849  */
5850 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5851         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5852 {
5853         int rc;
5854
5855         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5856         if (rc)
5857                 return rc;
5858
5859         if (write) {
5860                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5861                 setup_per_zone_wmarks();
5862         }
5863         return 0;
5864 }
5865
5866 #ifdef CONFIG_NUMA
5867 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5868         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5869 {
5870         struct zone *zone;
5871         int rc;
5872
5873         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5874         if (rc)
5875                 return rc;
5876
5877         for_each_zone(zone)
5878                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5879                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5880         return 0;
5881 }
5882
5883 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5884         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5885 {
5886         struct zone *zone;
5887         int rc;
5888
5889         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5890         if (rc)
5891                 return rc;
5892
5893         for_each_zone(zone)
5894                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5895                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5896         return 0;
5897 }
5898 #endif
5899
5900 /*
5901  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5902  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5903  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5904  *
5905  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5906  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5907  * if in function of the boot time zone sizes.
5908  */
5909 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5910         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5911 {
5912         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5913         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5914         return 0;
5915 }
5916
5917 /*
5918  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5919  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5920  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5921  */
5922 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5923         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5924 {
5925         struct zone *zone;
5926         int old_percpu_pagelist_fraction;
5927         int ret;
5928
5929         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5930         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5931
5932         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5933         if (!write || ret < 0)
5934                 goto out;
5935
5936         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5937         if (percpu_pagelist_fraction &&
5938             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5939                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5940                 ret = -EINVAL;
5941                 goto out;
5942         }
5943
5944         /* No change? */
5945         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5946                 goto out;
5947
5948         for_each_populated_zone(zone) {
5949                 unsigned int cpu;
5950
5951                 for_each_possible_cpu(cpu)
5952                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5953                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5954         }
5955 out:
5956         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5957         return ret;
5958 }
5959
5960 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5961
5962 #ifdef CONFIG_NUMA
5963 static int __init set_hashdist(char *str)
5964 {
5965         if (!str)
5966                 return 0;
5967         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5968         return 1;
5969 }
5970 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5971 #endif
5972
5973 /*
5974  * allocate a large system hash table from bootmem
5975  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5976  *   quantity of entries
5977  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5978  */
5979 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5980                                      unsigned long bucketsize,
5981                                      unsigned long numentries,
5982                                      int scale,
5983                                      int flags,
5984                                      unsigned int *_hash_shift,
5985                                      unsigned int *_hash_mask,
5986                                      unsigned long low_limit,
5987                                      unsigned long high_limit)
5988 {
5989         unsigned long long max = high_limit;
5990         unsigned long log2qty, size;
5991         void *table = NULL;
5992
5993         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5994         if (!numentries) {
5995                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5996                 numentries = nr_kernel_pages;
5997
5998                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5999                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6000                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6001
6002                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6003                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6004                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6005                 else
6006                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6007
6008                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6009                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6010                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6011                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6012                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6013                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6014                                 BUG_ON(!numentries);
6015                         }
6016                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6017                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6018         }
6019         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6020
6021         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6022         if (max == 0) {
6023                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6024                 do_div(max, bucketsize);
6025         }
6026         max = min(max, 0x80000000ULL);
6027
6028         if (numentries < low_limit)
6029                 numentries = low_limit;
6030         if (numentries > max)
6031                 numentries = max;
6032
6033         log2qty = ilog2(numentries);
6034
6035         do {
6036                 size = bucketsize << log2qty;
6037                 if (flags & HASH_EARLY)
6038                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6039                 else if (hashdist)
6040                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6041                 else {
6042                         /*
6043                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6044                          * some pages at the end of hash table which
6045                          * alloc_pages_exact() automatically does
6046                          */
6047                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6048                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6049                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6050                         }
6051                 }
6052         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6053
6054         if (!table)
6055                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6056
6057         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6058                tablename,
6059                (1UL << log2qty),
6060                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6061                size);
6062
6063         if (_hash_shift)
6064                 *_hash_shift = log2qty;
6065         if (_hash_mask)
6066                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6067
6068         return table;
6069 }
6070
6071 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6072 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6073                                                         unsigned long pfn)
6074 {
6075 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6076         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6077 #else
6078         return zone->pageblock_flags;
6079 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6080 }
6081
6082 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6083 {
6084 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6085         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6086         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6087 #else
6088         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6089         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6090 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6091 }
6092
6093 /**
6094  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6095  * @page: The page within the block of interest
6096  * @pfn: The target page frame number
6097  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6098  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6099  *
6100  * Return: pageblock_bits flags
6101  */
6102 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6103                                         unsigned long end_bitidx,
6104                                         unsigned long mask)
6105 {
6106         struct zone *zone;
6107         unsigned long *bitmap;
6108         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6109         unsigned long word;
6110
6111         zone = page_zone(page);
6112         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6113         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6114         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6115         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6116
6117         word = bitmap[word_bitidx];
6118         bitidx += end_bitidx;
6119         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6120 }
6121
6122 /**
6123  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6124  * @page: The page within the block of interest
6125  * @flags: The flags to set
6126  * @pfn: The target page frame number
6127  * @end_bitidx: The last bit of interest
6128  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6129  */
6130 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6131                                         unsigned long pfn,
6132                                         unsigned long end_bitidx,
6133                                         unsigned long mask)
6134 {
6135         struct zone *zone;
6136         unsigned long *bitmap;
6137         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6138         unsigned long old_word, word;
6139
6140         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6141
6142         zone = page_zone(page);
6143         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6144         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6145         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6146         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6147
6148         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6149
6150         bitidx += end_bitidx;
6151         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6152         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6153
6154         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6155         for (;;) {
6156                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6157                 if (word == old_word)
6158                         break;
6159                 word = old_word;
6160         }
6161 }
6162
6163 /*
6164  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6165  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6166  *
6167  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6168  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6169  * expect this function should be exact.
6170  */
6171 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6172                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6173 {
6174         unsigned long pfn, iter, found;
6175         int mt;
6176
6177         /*
6178          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6179          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6180          */
6181         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6182                 return false;
6183         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6184         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6185                 return false;
6186
6187         pfn = page_to_pfn(page);
6188         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6189                 unsigned long check = pfn + iter;
6190
6191                 if (!pfn_valid_within(check))
6192                         continue;
6193
6194                 page = pfn_to_page(check);
6195
6196                 /*
6197                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6198                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6199                  * handle each tail page individually in migration.
6200                  */
6201                 if (PageHuge(page)) {
6202                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6203                         continue;
6204                 }
6205
6206                 /*
6207                  * We can't use page_count without pin a page
6208                  * because another CPU can free compound page.
6209                  * This check already skips compound tails of THP
6210                  * because their page->_count is zero at all time.
6211                  */
6212                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6213                         if (PageBuddy(page))
6214                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6215                         continue;
6216                 }
6217
6218                 /*
6219                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6220                  * page_count() is not 0.
6221                  */
6222                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6223                         continue;
6224
6225                 if (!PageLRU(page))
6226                         found++;
6227                 /*
6228                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6229                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6230                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6231                  */
6232                 /*
6233                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6234                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6235                  *
6236                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6237                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6238                  * page at boot.
6239                  */
6240                 if (found > count)
6241                         return true;
6242         }
6243         return false;
6244 }
6245
6246 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6247 {
6248         struct zone *zone;
6249         unsigned long pfn;
6250
6251         /*
6252          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6253          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6254          * the zone but still within the section.
6255          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6256          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6257          */
6258         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6259                 return false;
6260
6261         zone = page_zone(page);
6262         pfn = page_to_pfn(page);
6263         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6264                 return false;
6265
6266         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6267 }
6268
6269 #ifdef CONFIG_CMA
6270
6271 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6272 {
6273         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6274                              pageblock_nr_pages) - 1);
6275 }
6276
6277 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6278 {
6279         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6280                                 pageblock_nr_pages));
6281 }
6282
6283 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6284 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6285                                         unsigned long start, unsigned long end)
6286 {
6287         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6288         unsigned long nr_reclaimed;
6289         unsigned long pfn = start;
6290         unsigned int tries = 0;
6291         int ret = 0;
6292
6293         migrate_prep();
6294
6295         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6296                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6297                         ret = -EINTR;
6298                         break;
6299                 }
6300
6301                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6302                         cc->nr_migratepages = 0;
6303                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6304                         if (!pfn) {
6305                                 ret = -EINTR;
6306                                 break;
6307                         }
6308                         tries = 0;
6309                 } else if (++tries == 5) {
6310                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6311                         break;
6312                 }
6313
6314                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6315                                                         &cc->migratepages);
6316                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6317
6318                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6319                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6320         }
6321         if (ret < 0) {
6322                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6323                 return ret;
6324         }
6325         return 0;
6326 }
6327
6328 /**
6329  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6330  * @start:      start PFN to allocate
6331  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6332  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6333  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6334  *                      in range must have the same migratetype and it must
6335  *                      be either of the two.
6336  *
6337  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6338  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6339  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6340  * pages fall in.
6341  *
6342  * The PFN range must belong to a single zone.
6343  *
6344  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6345  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6346  * need to be freed with free_contig_range().
6347  */
6348 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6349                        unsigned migratetype)
6350 {
6351         unsigned long outer_start, outer_end;
6352         int ret = 0, order;
6353
6354         struct compact_control cc = {
6355                 .nr_migratepages = 0,
6356                 .order = -1,
6357                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6358                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6359                 .ignore_skip_hint = true,
6360         };
6361         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6362
6363         /*
6364          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6365          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6366          * have different sizes, and due to the way page allocator
6367          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6368          * that page allocator won't try to merge buddies from
6369          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6370          * other migration type.
6371          *
6372          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6373          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6374          * we are interested in).  This will put all the pages in
6375          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6376          *
6377          * When this is done, we take the pages in range from page
6378          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6379          * page allocator will never consider using them.
6380          *
6381          * This lets us mark the pageblocks back as
6382          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6383          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6384          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6385          */
6386
6387         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6388                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6389                                        false);
6390         if (ret)
6391                 return ret;
6392
6393         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6394         if (ret)
6395                 goto done;
6396
6397         /*
6398          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6399          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6400          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6401          * What we are going to do is to allocate all pages from
6402          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6403          *
6404          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6405          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6406          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6407          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6408          * once this is done free the pages we are not interested in.
6409          *
6410          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6411          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6412          */
6413
6414         lru_add_drain_all();
6415         drain_all_pages(cc.zone);
6416
6417         order = 0;
6418         outer_start = start;
6419         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6420                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6421                         ret = -EBUSY;
6422                         goto done;
6423                 }
6424                 outer_start &= ~0UL << order;
6425         }
6426
6427         /* Make sure the range is really isolated. */
6428         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6429                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6430                         __func__, outer_start, end);
6431                 ret = -EBUSY;
6432                 goto done;
6433         }
6434
6435         /* Grab isolated pages from freelists. */
6436         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6437         if (!outer_end) {
6438                 ret = -EBUSY;
6439                 goto done;
6440         }
6441
6442         /* Free head and tail (if any) */
6443         if (start != outer_start)
6444                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6445         if (end != outer_end)
6446                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6447
6448 done:
6449         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6450                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6451         return ret;
6452 }
6453
6454 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6455 {
6456         unsigned int count = 0;
6457
6458         for (; nr_pages--; pfn++) {
6459                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6460
6461                 count += page_count(page) != 1;
6462                 __free_page(page);
6463         }
6464         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6465 }
6466 #endif
6467
6468 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6469 /*
6470  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6471  * page high values need to be recalulated.
6472  */
6473 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6474 {
6475         unsigned cpu;
6476         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6477         for_each_possible_cpu(cpu)
6478                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6479                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6480         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6481 }
6482 #endif
6483
6484 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6485 {
6486         unsigned long flags;
6487         int cpu;
6488         struct per_cpu_pageset *pset;
6489
6490         /* avoid races with drain_pages()  */
6491         local_irq_save(flags);
6492         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6493                 for_each_online_cpu(cpu) {
6494                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6495                         drain_zonestat(zone, pset);
6496                 }
6497                 free_percpu(zone->pageset);
6498                 zone->pageset = &boot_pageset;
6499         }
6500         local_irq_restore(flags);
6501 }
6502
6503 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6504 /*
6505  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6506  */
6507 void
6508 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6509 {
6510         struct page *page;
6511         struct zone *zone;
6512         unsigned int order, i;
6513         unsigned long pfn;
6514         unsigned long flags;
6515         /* find the first valid pfn */
6516         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6517                 if (pfn_valid(pfn))
6518                         break;
6519         if (pfn == end_pfn)
6520                 return;
6521         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6522         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6523         pfn = start_pfn;
6524         while (pfn < end_pfn) {
6525                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6526                         pfn++;
6527                         continue;
6528                 }
6529                 page = pfn_to_page(pfn);
6530                 /*
6531                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6532                  * page_count() is not 0.
6533                  */
6534                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6535                         pfn++;
6536                         SetPageReserved(page);
6537                         continue;
6538                 }
6539
6540                 BUG_ON(page_count(page));
6541                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6542                 order = page_order(page);
6543 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6544                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6545                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6546 #endif
6547                 list_del(&page->lru);
6548                 rmv_page_order(page);
6549                 zone->free_area[order].nr_free--;
6550                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6551                         SetPageReserved((page+i));
6552                 pfn += (1 << order);
6553         }
6554         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6555 }
6556 #endif
6557
6558 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6559 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6560 {
6561         struct zone *zone = page_zone(page);
6562         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6563         unsigned long flags;
6564         unsigned int order;
6565
6566         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6567         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6568                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6569
6570                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6571                         break;
6572         }
6573         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6574
6575         return order < MAX_ORDER;
6576 }
6577 #endif