Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / 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/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/locallock.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117 /*
118  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
119  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
120  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
121  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
122  */
123 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
129 /*
130  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
131  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
132  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
133  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
134  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
135  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
136  */
137
138 static gfp_t saved_gfp_mask;
139
140 void pm_restore_gfp_mask(void)
141 {
142         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
143         if (saved_gfp_mask) {
144                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
145                 saved_gfp_mask = 0;
146         }
147 }
148
149 void pm_restrict_gfp_mask(void)
150 {
151         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
152         WARN_ON(saved_gfp_mask);
153         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
154         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
155 }
156
157 bool pm_suspended_storage(void)
158 {
159         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
160                 return false;
161         return true;
162 }
163 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
164
165 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
166 int pageblock_order __read_mostly;
167 #endif
168
169 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
170
171 /*
172  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
173  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
174  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
175  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
176  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
177  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
178  *
179  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
180  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
181  */
182 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
187          256,
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          32,
191 #endif
192          32,
193 };
194
195 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
196
197 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
199          "DMA",
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
202          "DMA32",
203 #endif
204          "Normal",
205 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
206          "HighMem",
207 #endif
208          "Movable",
209 };
210
211 int min_free_kbytes = 1024;
212 int user_min_free_kbytes = -1;
213
214 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
215 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
216 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
217
218 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
221 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
222 static unsigned long __initdata required_movablecore;
223 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
224
225 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
226 int movable_zone;
227 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
228 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
229
230 #if MAX_NUMNODES > 1
231 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
232 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
233 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
234 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
235 #endif
236
237 static DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(pa_lock);
238
239 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
240 # define cpu_lock_irqsave(cpu, flags)           \
241         local_lock_irqsave_on(pa_lock, flags, cpu)
242 # define cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags)      \
243         local_unlock_irqrestore_on(pa_lock, flags, cpu)
244 #else
245 # define cpu_lock_irqsave(cpu, flags)           local_irq_save(flags)
246 # define cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags)      local_irq_restore(flags)
247 #endif
248
249 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
250
251 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
252 {
253         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
254                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
255                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
256
257         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
258                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
259 }
260
261 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
262 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
263 {
264         int ret = 0;
265         unsigned seq;
266         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
267         unsigned long sp, start_pfn;
268
269         do {
270                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
271                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
272                 sp = zone->spanned_pages;
273                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
274                         ret = 1;
275         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
276
277         if (ret)
278                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
279                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
280                         start_pfn, start_pfn + sp);
281
282         return ret;
283 }
284
285 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
286 {
287         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
288                 return 0;
289         if (zone != page_zone(page))
290                 return 0;
291
292         return 1;
293 }
294 /*
295  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
296  */
297 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
298 {
299         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
300                 return 1;
301         if (!page_is_consistent(zone, page))
302                 return 1;
303
304         return 0;
305 }
306 #else
307 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
308 {
309         return 0;
310 }
311 #endif
312
313 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
314                 unsigned long bad_flags)
315 {
316         static unsigned long resume;
317         static unsigned long nr_shown;
318         static unsigned long nr_unshown;
319
320         /* Don't complain about poisoned pages */
321         if (PageHWPoison(page)) {
322                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
323                 return;
324         }
325
326         /*
327          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
328          * or allow a steady drip of one report per second.
329          */
330         if (nr_shown == 60) {
331                 if (time_before(jiffies, resume)) {
332                         nr_unshown++;
333                         goto out;
334                 }
335                 if (nr_unshown) {
336                         printk(KERN_ALERT
337                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
338                                 nr_unshown);
339                         nr_unshown = 0;
340                 }
341                 nr_shown = 0;
342         }
343         if (nr_shown++ == 0)
344                 resume = jiffies + 60 * HZ;
345
346         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
347                 current->comm, page_to_pfn(page));
348         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
349
350         print_modules();
351         dump_stack();
352 out:
353         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
354         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
355         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
356 }
357
358 /*
359  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
360  *
361  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
362  *
363  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
364  *
365  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
366  * pointing at the head page.
367  *
368  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
369  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
370  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
371  */
372
373 static void free_compound_page(struct page *page)
374 {
375         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
376 }
377
378 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
379 {
380         int i;
381         int nr_pages = 1 << order;
382
383         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
384         set_compound_order(page, order);
385         __SetPageHead(page);
386         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
387                 struct page *p = page + i;
388                 set_page_count(p, 0);
389                 p->first_page = page;
390                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
391                 smp_wmb();
392                 __SetPageTail(p);
393         }
394 }
395
396 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
397                                                         gfp_t gfp_flags)
398 {
399         int i;
400
401         /*
402          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
403          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
404          */
405         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
406         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
407                 clear_highpage(page + i);
408 }
409
410 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
411 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
412 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
413 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
414
415 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
416 {
417         if (!buf)
418                 return -EINVAL;
419
420         if (strcmp(buf, "on") == 0)
421                 _debug_pagealloc_enabled = true;
422
423         return 0;
424 }
425 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
426
427 static bool need_debug_guardpage(void)
428 {
429         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
430         if (!debug_pagealloc_enabled())
431                 return false;
432
433         return true;
434 }
435
436 static void init_debug_guardpage(void)
437 {
438         if (!debug_pagealloc_enabled())
439                 return;
440
441         _debug_guardpage_enabled = true;
442 }
443
444 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
445         .need = need_debug_guardpage,
446         .init = init_debug_guardpage,
447 };
448
449 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
450 {
451         unsigned long res;
452
453         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
454                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
455                 return 0;
456         }
457         _debug_guardpage_minorder = res;
458         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
459         return 0;
460 }
461 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
462
463 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
464                                 unsigned int order, int migratetype)
465 {
466         struct page_ext *page_ext;
467
468         if (!debug_guardpage_enabled())
469                 return;
470
471         page_ext = lookup_page_ext(page);
472         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
473
474         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
475         set_page_private(page, order);
476         /* Guard pages are not available for any usage */
477         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
478 }
479
480 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
481                                 unsigned int order, int migratetype)
482 {
483         struct page_ext *page_ext;
484
485         if (!debug_guardpage_enabled())
486                 return;
487
488         page_ext = lookup_page_ext(page);
489         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
490
491         set_page_private(page, 0);
492         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
493                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
494 }
495 #else
496 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
497 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
498                                 unsigned int order, int migratetype) {}
499 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
500                                 unsigned int order, int migratetype) {}
501 #endif
502
503 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
504 {
505         set_page_private(page, order);
506         __SetPageBuddy(page);
507 }
508
509 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
510 {
511         __ClearPageBuddy(page);
512         set_page_private(page, 0);
513 }
514
515 /*
516  * This function checks whether a page is free && is the buddy
517  * we can do coalesce a page and its buddy if
518  * (a) the buddy is not in a hole &&
519  * (b) the buddy is in the buddy system &&
520  * (c) a page and its buddy have the same order &&
521  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
522  *
523  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
524  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
525  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
526  * serialized by zone->lock.
527  *
528  * For recording page's order, we use page_private(page).
529  */
530 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
531                                                         unsigned int order)
532 {
533         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
534                 return 0;
535
536         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
537                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
538                         return 0;
539
540                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
541
542                 return 1;
543         }
544
545         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
546                 /*
547                  * zone check is done late to avoid uselessly
548                  * calculating zone/node ids for pages that could
549                  * never merge.
550                  */
551                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
552                         return 0;
553
554                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
555
556                 return 1;
557         }
558         return 0;
559 }
560
561 /*
562  * Freeing function for a buddy system allocator.
563  *
564  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
565  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
566  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
567  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
568  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
569  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
570  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
571  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
572  * parts of the VM system.
573  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
574  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
575  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
576  * field.
577  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
578  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
579  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
580  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
581  * triggers coalescing into a block of larger size.
582  *
583  * -- nyc
584  */
585
586 static inline void __free_one_page(struct page *page,
587                 unsigned long pfn,
588                 struct zone *zone, unsigned int order,
589                 int migratetype)
590 {
591         unsigned long page_idx;
592         unsigned long combined_idx;
593         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
594         struct page *buddy;
595         int max_order = MAX_ORDER;
596
597         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
598         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
599
600         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
601         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
602                 /*
603                  * We restrict max order of merging to prevent merge
604                  * between freepages on isolate pageblock and normal
605                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
606                  * could cause incorrect freepage accounting.
607                  */
608                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
609         } else {
610                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
611         }
612
613         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
614
615         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
616         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
617
618         while (order < max_order - 1) {
619                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
620                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
621                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
622                         break;
623                 /*
624                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
625                  * merge with it and move up one order.
626                  */
627                 if (page_is_guard(buddy)) {
628                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
629                 } else {
630                         list_del(&buddy->lru);
631                         zone->free_area[order].nr_free--;
632                         rmv_page_order(buddy);
633                 }
634                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
635                 page = page + (combined_idx - page_idx);
636                 page_idx = combined_idx;
637                 order++;
638         }
639         set_page_order(page, order);
640
641         /*
642          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
643          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
644          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
645          * that is happening, add the free page to the tail of the list
646          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
647          * as a higher order page
648          */
649         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
650                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
651                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
652                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
653                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
654                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
655                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
656                         list_add_tail(&page->lru,
657                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
658                         goto out;
659                 }
660         }
661
662         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
663 out:
664         zone->free_area[order].nr_free++;
665 }
666
667 static inline int free_pages_check(struct page *page)
668 {
669         const char *bad_reason = NULL;
670         unsigned long bad_flags = 0;
671
672         if (unlikely(page_mapcount(page)))
673                 bad_reason = "nonzero mapcount";
674         if (unlikely(page->mapping != NULL))
675                 bad_reason = "non-NULL mapping";
676         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
677                 bad_reason = "nonzero _count";
678         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
679                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
680                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
681         }
682 #ifdef CONFIG_MEMCG
683         if (unlikely(page->mem_cgroup))
684                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
685 #endif
686         if (unlikely(bad_reason)) {
687                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
688                 return 1;
689         }
690         page_cpupid_reset_last(page);
691         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
692                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
693         return 0;
694 }
695
696 /*
697  * Frees a number of pages which have been collected from the pcp lists.
698  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
699  * count is the number of pages to free.
700  *
701  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
702  * see if this freeing clears that state.
703  *
704  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
705  * pinned" detection logic.
706  */
707 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
708                                struct list_head *list)
709 {
710         int to_free = count;
711         unsigned long nr_scanned;
712         unsigned long flags;
713
714         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
715
716         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
717         if (nr_scanned)
718                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
719
720         while (!list_empty(list)) {
721                 struct page *page = list_first_entry(list, struct page, lru);
722                 int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
723
724                 /* must delete as __free_one_page list manipulates */
725                 list_del(&page->lru);
726
727                 mt = get_freepage_migratetype(page);
728                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
729                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
730
731                 /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
732                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
733                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
734                 to_free--;
735         }
736         WARN_ON(to_free != 0);
737         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
738 }
739
740 /*
741  * Moves a number of pages from the PCP lists to free list which
742  * is freed outside of the locked region.
743  *
744  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
745  * count is the number of pages to free.
746  */
747 static void isolate_pcp_pages(int to_free, struct per_cpu_pages *src,
748                               struct list_head *dst)
749 {
750         int migratetype = 0;
751         int batch_free = 0;
752
753         while (to_free) {
754                 struct page *page;
755                 struct list_head *list;
756
757                 /*
758                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
759                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
760                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
761                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
762                  * lists
763                  */
764                 do {
765                         batch_free++;
766                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
767                                 migratetype = 0;
768                         list = &src->lists[migratetype];
769                 } while (list_empty(list));
770
771                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
772                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
773                         batch_free = to_free;
774
775                 do {
776                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
777                         list_del(&page->lru);
778                         list_add(&page->lru, dst);
779                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
780         }
781 }
782
783 static void free_one_page(struct zone *zone,
784                                 struct page *page, unsigned long pfn,
785                                 unsigned int order,
786                                 int migratetype)
787 {
788         unsigned long nr_scanned;
789         unsigned long flags;
790
791         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
792         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
793         if (nr_scanned)
794                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
795
796         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
797                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
798                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
799         }
800         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
801         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
802 }
803
804 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
805 {
806         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
807                 return 0;
808         if (unlikely(!PageTail(page))) {
809                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
810                 return 1;
811         }
812         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
813                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
814                 return 1;
815         }
816         return 0;
817 }
818
819 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
820 {
821         bool compound = PageCompound(page);
822         int i, bad = 0;
823
824         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
825         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
826
827         trace_mm_page_free(page, order);
828         kmemcheck_free_shadow(page, order);
829         kasan_free_pages(page, order);
830
831         if (PageAnon(page))
832                 page->mapping = NULL;
833         bad += free_pages_check(page);
834         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
835                 if (compound)
836                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
837                 bad += free_pages_check(page + i);
838         }
839         if (bad)
840                 return false;
841
842         reset_page_owner(page, order);
843
844         if (!PageHighMem(page)) {
845                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
846                                            PAGE_SIZE << order);
847                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
848                                            PAGE_SIZE << order);
849         }
850         arch_free_page(page, order);
851         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
852
853         return true;
854 }
855
856 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
857 {
858         unsigned long flags;
859         int migratetype;
860         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
861
862         if (!free_pages_prepare(page, order))
863                 return;
864
865         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
866         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
867         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
868         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
869         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
870         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
871 }
872
873 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
874 {
875         unsigned int nr_pages = 1 << order;
876         struct page *p = page;
877         unsigned int loop;
878
879         prefetchw(p);
880         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
881                 prefetchw(p + 1);
882                 __ClearPageReserved(p);
883                 set_page_count(p, 0);
884         }
885         __ClearPageReserved(p);
886         set_page_count(p, 0);
887
888         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
889         set_page_refcounted(page);
890         __free_pages(page, order);
891 }
892
893 #ifdef CONFIG_CMA
894 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
895 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
896 {
897         unsigned i = pageblock_nr_pages;
898         struct page *p = page;
899
900         do {
901                 __ClearPageReserved(p);
902                 set_page_count(p, 0);
903         } while (++p, --i);
904
905         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
906
907         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
908                 i = pageblock_nr_pages;
909                 p = page;
910                 do {
911                         set_page_refcounted(p);
912                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
913                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
914                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
915         } else {
916                 set_page_refcounted(page);
917                 __free_pages(page, pageblock_order);
918         }
919
920         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
921 }
922 #endif
923
924 /*
925  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
926  * Please do not alter this order without good reasons and regression
927  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
928  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
929  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
930  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
931  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
932  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
933  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
934  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
935  *
936  * -- nyc
937  */
938 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
939         int low, int high, struct free_area *area,
940         int migratetype)
941 {
942         unsigned long size = 1 << high;
943
944         while (high > low) {
945                 area--;
946                 high--;
947                 size >>= 1;
948                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
949
950                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
951                         debug_guardpage_enabled() &&
952                         high < debug_guardpage_minorder()) {
953                         /*
954                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
955                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
956                          * Corresponding page table entries will not be touched,
957                          * pages will stay not present in virtual address space
958                          */
959                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
960                         continue;
961                 }
962                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
963                 area->nr_free++;
964                 set_page_order(&page[size], high);
965         }
966 }
967
968 /*
969  * This page is about to be returned from the page allocator
970  */
971 static inline int check_new_page(struct page *page)
972 {
973         const char *bad_reason = NULL;
974         unsigned long bad_flags = 0;
975
976         if (unlikely(page_mapcount(page)))
977                 bad_reason = "nonzero mapcount";
978         if (unlikely(page->mapping != NULL))
979                 bad_reason = "non-NULL mapping";
980         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
981                 bad_reason = "nonzero _count";
982         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
983                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
984                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
985         }
986 #ifdef CONFIG_MEMCG
987         if (unlikely(page->mem_cgroup))
988                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
989 #endif
990         if (unlikely(bad_reason)) {
991                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
992                 return 1;
993         }
994         return 0;
995 }
996
997 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
998                                                                 int alloc_flags)
999 {
1000         int i;
1001
1002         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1003                 struct page *p = page + i;
1004                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1005                         return 1;
1006         }
1007
1008         set_page_private(page, 0);
1009         set_page_refcounted(page);
1010
1011         arch_alloc_page(page, order);
1012         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1013         kasan_alloc_pages(page, order);
1014
1015         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1016                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
1017
1018         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1019                 prep_compound_page(page, order);
1020
1021         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1022
1023         /*
1024          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1025          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1026          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1027          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1028          */
1029         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1030
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1036  * the smallest available page from the freelists
1037  */
1038 static inline
1039 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1040                                                 int migratetype)
1041 {
1042         unsigned int current_order;
1043         struct free_area *area;
1044         struct page *page;
1045
1046         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1047         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1048                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1049                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1050                         continue;
1051
1052                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1053                                                         struct page, lru);
1054                 list_del(&page->lru);
1055                 rmv_page_order(page);
1056                 area->nr_free--;
1057                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1058                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1059                 return page;
1060         }
1061
1062         return NULL;
1063 }
1064
1065
1066 /*
1067  * This array describes the order lists are fallen back to when
1068  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1069  */
1070 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1071         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1072         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1073         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1074 #ifdef CONFIG_CMA
1075         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1076 #endif
1077         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1078 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1079         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1080 #endif
1081 };
1082
1083 #ifdef CONFIG_CMA
1084 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1085                                         unsigned int order)
1086 {
1087         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1088 }
1089 #else
1090 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1091                                         unsigned int order) { return NULL; }
1092 #endif
1093
1094 /*
1095  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1096  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1097  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1098  */
1099 int move_freepages(struct zone *zone,
1100                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1101                           int migratetype)
1102 {
1103         struct page *page;
1104         unsigned long order;
1105         int pages_moved = 0;
1106
1107 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1108         /*
1109          * page_zone is not safe to call in this context when
1110          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1111          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1112          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1113          * grouping pages by mobility
1114          */
1115         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1116 #endif
1117
1118         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1119                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1120                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1121
1122                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1123                         page++;
1124                         continue;
1125                 }
1126
1127                 if (!PageBuddy(page)) {
1128                         page++;
1129                         continue;
1130                 }
1131
1132                 order = page_order(page);
1133                 list_move(&page->lru,
1134                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1135                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1136                 page += 1 << order;
1137                 pages_moved += 1 << order;
1138         }
1139
1140         return pages_moved;
1141 }
1142
1143 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1144                                 int migratetype)
1145 {
1146         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1147         struct page *start_page, *end_page;
1148
1149         start_pfn = page_to_pfn(page);
1150         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1151         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1152         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1153         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1154
1155         /* Do not cross zone boundaries */
1156         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1157                 start_page = page;
1158         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1159                 return 0;
1160
1161         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1162 }
1163
1164 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1165                                         int start_order, int migratetype)
1166 {
1167         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1168
1169         while (nr_pageblocks--) {
1170                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1171                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1172         }
1173 }
1174
1175 /*
1176  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1177  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1178  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1179  *
1180  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1181  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1182  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1183  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1184  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1185  * pageblocks.
1186  */
1187 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1188 {
1189         /*
1190          * Leaving this order check is intended, although there is
1191          * relaxed order check in next check. The reason is that
1192          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1193          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1194          * so could be changed anytime.
1195          */
1196         if (order >= pageblock_order)
1197                 return true;
1198
1199         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1200                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1201                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1202                 page_group_by_mobility_disabled)
1203                 return true;
1204
1205         return false;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1210  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1211  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1212  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1213  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1214  */
1215 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1216                                                           int start_type)
1217 {
1218         int current_order = page_order(page);
1219         int pages;
1220
1221         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1222         if (current_order >= pageblock_order) {
1223                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1224                 return;
1225         }
1226
1227         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1228
1229         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1230         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1231                         page_group_by_mobility_disabled)
1232                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1237  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1238  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1239  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1240  */
1241 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1242                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1243 {
1244         int i;
1245         int fallback_mt;
1246
1247         if (area->nr_free == 0)
1248                 return -1;
1249
1250         *can_steal = false;
1251         for (i = 0;; i++) {
1252                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1253                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1254                         break;
1255
1256                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1257                         continue;
1258
1259                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1260                         *can_steal = true;
1261
1262                 if (!only_stealable)
1263                         return fallback_mt;
1264
1265                 if (*can_steal)
1266                         return fallback_mt;
1267         }
1268
1269         return -1;
1270 }
1271
1272 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1273 static inline struct page *
1274 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1275 {
1276         struct free_area *area;
1277         unsigned int current_order;
1278         struct page *page;
1279         int fallback_mt;
1280         bool can_steal;
1281
1282         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1283         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1284                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1285                                 --current_order) {
1286                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1287                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1288                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1289                 if (fallback_mt == -1)
1290                         continue;
1291
1292                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1293                                                 struct page, lru);
1294                 if (can_steal)
1295                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1296
1297                 /* Remove the page from the freelists */
1298                 area->nr_free--;
1299                 list_del(&page->lru);
1300                 rmv_page_order(page);
1301
1302                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1303                                         start_migratetype);
1304                 /*
1305                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1306                  * migratetype depending on the decisions in
1307                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1308                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1309                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1310                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1311                  */
1312                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1313
1314                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1315                         start_migratetype, fallback_mt);
1316
1317                 return page;
1318         }
1319
1320         return NULL;
1321 }
1322
1323 /*
1324  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1325  * Call me with the zone->lock already held.
1326  */
1327 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1328                                                 int migratetype)
1329 {
1330         struct page *page;
1331
1332 retry_reserve:
1333         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1334
1335         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1336                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1337                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1338
1339                 if (!page)
1340                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1341
1342                 /*
1343                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1344                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1345                  * and we want just one call site
1346                  */
1347                 if (!page) {
1348                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1349                         goto retry_reserve;
1350                 }
1351         }
1352
1353         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1354         return page;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1359  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1360  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1361  */
1362 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1363                         unsigned long count, struct list_head *list,
1364                         int migratetype, bool cold)
1365 {
1366         int i;
1367
1368         spin_lock(&zone->lock);
1369         for (i = 0; i < count; ++i) {
1370                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1371                 if (unlikely(page == NULL))
1372                         break;
1373
1374                 /*
1375                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1376                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1377                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1378                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1379                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1380                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1381                  * properly.
1382                  */
1383                 if (likely(!cold))
1384                         list_add(&page->lru, list);
1385                 else
1386                         list_add_tail(&page->lru, list);
1387                 list = &page->lru;
1388                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1389                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1390                                               -(1 << order));
1391         }
1392         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1393         spin_unlock(&zone->lock);
1394         return i;
1395 }
1396
1397 #ifdef CONFIG_NUMA
1398 /*
1399  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1400  * currently executing processor on remote nodes after they have
1401  * expired.
1402  *
1403  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1404  * a single processor.
1405  */
1406 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1407 {
1408         unsigned long flags;
1409         LIST_HEAD(dst);
1410         int to_drain, batch;
1411
1412         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
1413         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1414         to_drain = min(pcp->count, batch);
1415         if (to_drain > 0) {
1416                 isolate_pcp_pages(to_drain, pcp, &dst);
1417                 pcp->count -= to_drain;
1418         }
1419         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1420         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, &dst);
1421 }
1422 #endif
1423
1424 /*
1425  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1426  *
1427  * The processor must either be the current processor and the
1428  * thread pinned to the current processor or a processor that
1429  * is not online.
1430  */
1431 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1432 {
1433         unsigned long flags;
1434         struct per_cpu_pageset *pset;
1435         struct per_cpu_pages *pcp;
1436         LIST_HEAD(dst);
1437         int count;
1438
1439         cpu_lock_irqsave(cpu, flags);
1440         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1441
1442         pcp = &pset->pcp;
1443         count = pcp->count;
1444         if (count) {
1445                 isolate_pcp_pages(count, pcp, &dst);
1446                 pcp->count = 0;
1447         }
1448         cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags);
1449         if (count)
1450                 free_pcppages_bulk(zone, count, &dst);
1451 }
1452
1453 /*
1454  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1455  *
1456  * The processor must either be the current processor and the
1457  * thread pinned to the current processor or a processor that
1458  * is not online.
1459  */
1460 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1461 {
1462         struct zone *zone;
1463
1464         for_each_populated_zone(zone) {
1465                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1466         }
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1471  *
1472  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1473  * the single zone's pages.
1474  */
1475 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1476 {
1477         int cpu = smp_processor_id();
1478
1479         if (zone)
1480                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1481         else
1482                 drain_pages(cpu);
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1487  *
1488  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1489  *
1490  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1491  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1492  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1493  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1494  * before the call to on_each_cpu_mask().
1495  */
1496 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1497 {
1498         int cpu;
1499
1500         /*
1501          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1502          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1503          */
1504         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1505
1506         /*
1507          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1508          * as offline notification will cause the notified
1509          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1510          * disables preemption as part of its processing
1511          */
1512         for_each_online_cpu(cpu) {
1513                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1514                 struct zone *z;
1515                 bool has_pcps = false;
1516
1517                 if (zone) {
1518                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1519                         if (pcp->pcp.count)
1520                                 has_pcps = true;
1521                 } else {
1522                         for_each_populated_zone(z) {
1523                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1524                                 if (pcp->pcp.count) {
1525                                         has_pcps = true;
1526                                         break;
1527                                 }
1528                         }
1529                 }
1530
1531                 if (has_pcps)
1532                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1533                 else
1534                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1535         }
1536 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
1537         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1538                                                                 zone, 1);
1539 #else
1540         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
1541                 if (zone)
1542                         drain_pages_zone(cpu, zone);
1543                 else
1544                         drain_pages(cpu);
1545         }
1546 #endif
1547 }
1548
1549 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1550
1551 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1552 {
1553         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1554         unsigned long flags;
1555         unsigned int order, t;
1556         struct list_head *curr;
1557
1558         if (zone_is_empty(zone))
1559                 return;
1560
1561         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1562
1563         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1564         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1565                 if (pfn_valid(pfn)) {
1566                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1567
1568                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1569                                 swsusp_unset_page_free(page);
1570                 }
1571
1572         for_each_migratetype_order(order, t) {
1573                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1574                         unsigned long i;
1575
1576                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1577                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1578                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1579                 }
1580         }
1581         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1582 }
1583 #endif /* CONFIG_PM */
1584
1585 /*
1586  * Free a 0-order page
1587  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1588  */
1589 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1590 {
1591         struct zone *zone = page_zone(page);
1592         struct per_cpu_pages *pcp;
1593         unsigned long flags;
1594         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1595         int migratetype;
1596
1597         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1598                 return;
1599
1600         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1601         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1602         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
1603         __count_vm_event(PGFREE);
1604
1605         /*
1606          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1607          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1608          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1609          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1610          * excessively into the page allocator
1611          */
1612         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1613                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1614                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1615                         goto out;
1616                 }
1617                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1618         }
1619
1620         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1621         if (!cold)
1622                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1623         else
1624                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1625         pcp->count++;
1626         if (pcp->count >= pcp->high) {
1627                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1628                 LIST_HEAD(dst);
1629
1630                 isolate_pcp_pages(batch, pcp, &dst);
1631                 pcp->count -= batch;
1632                 local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1633                 free_pcppages_bulk(zone, batch, &dst);
1634                 return;
1635         }
1636
1637 out:
1638         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1639 }
1640
1641 /*
1642  * Free a list of 0-order pages
1643  */
1644 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1645 {
1646         struct page *page, *next;
1647
1648         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1649                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1650                 free_hot_cold_page(page, cold);
1651         }
1652 }
1653
1654 /*
1655  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1656  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1657  * Each sub-page must be freed individually.
1658  *
1659  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1660  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1661  */
1662 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1663 {
1664         int i;
1665
1666         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1667         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1668
1669 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1670         /*
1671          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1672          * otherwise free the whole shadow.
1673          */
1674         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1675                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1676 #endif
1677
1678         set_page_owner(page, 0, 0);
1679         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1680                 set_page_refcounted(page + i);
1681                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1682         }
1683 }
1684 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1685
1686 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1687 {
1688         unsigned long watermark;
1689         struct zone *zone;
1690         int mt;
1691
1692         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1693
1694         zone = page_zone(page);
1695         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1696
1697         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1698                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1699                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1700                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1701                         return 0;
1702
1703                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1704         }
1705
1706         /* Remove page from free list */
1707         list_del(&page->lru);
1708         zone->free_area[order].nr_free--;
1709         rmv_page_order(page);
1710
1711         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1712         if (order >= pageblock_order - 1) {
1713                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1714                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1715                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1716                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1717                                 set_pageblock_migratetype(page,
1718                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1719                 }
1720         }
1721
1722         set_page_owner(page, order, 0);
1723         return 1UL << order;
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1728  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1729  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1730  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1731  * are enabled.
1732  *
1733  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1734  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1735  */
1736 int split_free_page(struct page *page)
1737 {
1738         unsigned int order;
1739         int nr_pages;
1740
1741         order = page_order(page);
1742
1743         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1744         if (!nr_pages)
1745                 return 0;
1746
1747         /* Split into individual pages */
1748         set_page_refcounted(page);
1749         split_page(page, order);
1750         return nr_pages;
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1755  */
1756 static inline
1757 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1758                         struct zone *zone, unsigned int order,
1759                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1760 {
1761         unsigned long flags;
1762         struct page *page;
1763         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1764
1765         if (likely(order == 0)) {
1766                 struct per_cpu_pages *pcp;
1767                 struct list_head *list;
1768
1769                 local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
1770                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1771                 list = &pcp->lists[migratetype];
1772                 if (list_empty(list)) {
1773                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1774                                         pcp->batch, list,
1775                                         migratetype, cold);
1776                         if (unlikely(list_empty(list)))
1777                                 goto failed;
1778                 }
1779
1780                 if (cold)
1781                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1782                 else
1783                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1784
1785                 list_del(&page->lru);
1786                 pcp->count--;
1787         } else {
1788                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1789                         /*
1790                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1791                          *
1792                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1793                          * properly detect and handle allocation failures.
1794                          *
1795                          * We most definitely don't want callers attempting to
1796                          * allocate greater than order-1 page units with
1797                          * __GFP_NOFAIL.
1798                          */
1799                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1800                 }
1801                 local_spin_lock_irqsave(pa_lock, &zone->lock, flags);
1802                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1803                 if (!page) {
1804                         spin_unlock(&zone->lock);
1805                         goto failed;
1806                 }
1807                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1808                                           get_freepage_migratetype(page));
1809                 spin_unlock(&zone->lock);
1810         }
1811
1812         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1813         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1814             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1815                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1816
1817         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1818         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1819         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1820
1821         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1822         return page;
1823
1824 failed:
1825         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1826         return NULL;
1827 }
1828
1829 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1830
1831 static struct {
1832         struct fault_attr attr;
1833
1834         u32 ignore_gfp_highmem;
1835         u32 ignore_gfp_wait;
1836         u32 min_order;
1837 } fail_page_alloc = {
1838         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1839         .ignore_gfp_wait = 1,
1840         .ignore_gfp_highmem = 1,
1841         .min_order = 1,
1842 };
1843
1844 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1845 {
1846         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1847 }
1848 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1849
1850 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1851 {
1852         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1853                 return false;
1854         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1855                 return false;
1856         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1857                 return false;
1858         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1859                 return false;
1860
1861         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1862 }
1863
1864 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1865
1866 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1867 {
1868         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1869         struct dentry *dir;
1870
1871         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1872                                         &fail_page_alloc.attr);
1873         if (IS_ERR(dir))
1874                 return PTR_ERR(dir);
1875
1876         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1877                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1878                 goto fail;
1879         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1880                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1881                 goto fail;
1882         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1883                                 &fail_page_alloc.min_order))
1884                 goto fail;
1885
1886         return 0;
1887 fail:
1888         debugfs_remove_recursive(dir);
1889
1890         return -ENOMEM;
1891 }
1892
1893 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1894
1895 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1896
1897 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1898
1899 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1900 {
1901         return false;
1902 }
1903
1904 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1905
1906 /*
1907  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1908  * of the allocation.
1909  */
1910 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1911                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1912                         long free_pages)
1913 {
1914         /* free_pages may go negative - that's OK */
1915         long min = mark;
1916         int o;
1917         long free_cma = 0;
1918
1919         free_pages -= (1 << order) - 1;
1920         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1921                 min -= min / 2;
1922         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1923                 min -= min / 4;
1924 #ifdef CONFIG_CMA
1925         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1926         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1927                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1928 #endif
1929
1930         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1931                 return false;
1932         for (o = 0; o < order; o++) {
1933                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1934                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1935
1936                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1937                 min >>= 1;
1938
1939                 if (free_pages <= min)
1940                         return false;
1941         }
1942         return true;
1943 }
1944
1945 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1946                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1947 {
1948         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1949                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1950 }
1951
1952 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1953                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1954 {
1955         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1956
1957         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1958                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1959
1960         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1961                                                                 free_pages);
1962 }
1963
1964 #ifdef CONFIG_NUMA
1965 /*
1966  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1967  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1968  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1969  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1970  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1971  *
1972  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1973  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1974  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1975  *
1976  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1977  * nothing and returns NULL.
1978  *
1979  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1980  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1981  *
1982  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1983  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1984  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1985  * quickly as we can.
1986  */
1987 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1988 {
1989         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1990         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1991
1992         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1993         if (!zlc)
1994                 return NULL;
1995
1996         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1997                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1998                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1999         }
2000
2001         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2002                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2003                                         &node_states[N_MEMORY];
2004         return allowednodes;
2005 }
2006
2007 /*
2008  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2009  * if it is worth looking at further for free memory:
2010  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2011  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2012  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2013  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2014  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2015  * else return false (zero) if it is not.
2016  *
2017  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2018  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2019  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2020  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2021  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2022  * into the second scan of the zonelist.
2023  *
2024  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2025  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2026  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2027  * unturned looking for a free page.
2028  */
2029 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2030                                                 nodemask_t *allowednodes)
2031 {
2032         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2033         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2034         int n;                          /* node that zone *z is on */
2035
2036         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2037         if (!zlc)
2038                 return 1;
2039
2040         i = z - zonelist->_zonerefs;
2041         n = zlc->z_to_n[i];
2042
2043         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2044         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2049  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2050  * from that zone don't waste time re-examining it.
2051  */
2052 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2053 {
2054         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2055         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2056
2057         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2058         if (!zlc)
2059                 return;
2060
2061         i = z - zonelist->_zonerefs;
2062
2063         set_bit(i, zlc->fullzones);
2064 }
2065
2066 /*
2067  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2068  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2069  */
2070 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2071 {
2072         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2073
2074         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2075         if (!zlc)
2076                 return;
2077
2078         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2079 }
2080
2081 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2082 {
2083         return local_zone->node == zone->node;
2084 }
2085
2086 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2087 {
2088         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2089                                 RECLAIM_DISTANCE;
2090 }
2091
2092 #else   /* CONFIG_NUMA */
2093
2094 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2095 {
2096         return NULL;
2097 }
2098
2099 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2100                                 nodemask_t *allowednodes)
2101 {
2102         return 1;
2103 }
2104
2105 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2106 {
2107 }
2108
2109 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2110 {
2111 }
2112
2113 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2114 {
2115         return true;
2116 }
2117
2118 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2119 {
2120         return true;
2121 }
2122
2123 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2124
2125 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2126 {
2127         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2128
2129         do {
2130                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2131                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2132                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2133                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2134         } while (zone++ != preferred_zone);
2135 }
2136
2137 /*
2138  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2139  * a page.
2140  */
2141 static struct page *
2142 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2143                                                 const struct alloc_context *ac)
2144 {
2145         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2146         struct zoneref *z;
2147         struct page *page = NULL;
2148         struct zone *zone;
2149         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2150         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2151         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2152         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2153                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2154         int nr_fair_skipped = 0;
2155         bool zonelist_rescan;
2156
2157 zonelist_scan:
2158         zonelist_rescan = false;
2159
2160         /*
2161          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2162          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2163          */
2164         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2165                                                                 ac->nodemask) {
2166                 unsigned long mark;
2167
2168                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2169                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2170                                 continue;
2171                 if (cpusets_enabled() &&
2172                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2173                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2174                                 continue;
2175                 /*
2176                  * Distribute pages in proportion to the individual
2177                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2178                  * page was allocated in should have no effect on the
2179                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2180                  */
2181                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2182                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2183                                 break;
2184                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2185                                 nr_fair_skipped++;
2186                                 continue;
2187                         }
2188                 }
2189                 /*
2190                  * When allocating a page cache page for writing, we
2191                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2192                  * limit, such that no single zone holds more than its
2193                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2194                  * The dirty limits take into account the zone's
2195                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2196                  * should be able to balance it without having to
2197                  * write pages from its LRU list.
2198                  *
2199                  * This may look like it could increase pressure on
2200                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2201                  * before they are full.  But the pages that do spill
2202                  * over are limited as the lower zones are protected
2203                  * by this very same mechanism.  It should not become
2204                  * a practical burden to them.
2205                  *
2206                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2207                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2208                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2209                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2210                  * zones are together not big enough to reach the
2211                  * global limit.  The proper fix for these situations
2212                  * will require awareness of zones in the
2213                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2214                  */
2215                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2216                         continue;
2217
2218                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2219                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2220                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2221                         int ret;
2222
2223                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2224                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2225                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2226                                 goto try_this_zone;
2227
2228                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2229                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2230                                 /*
2231                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2232                                  * and before considering the first zone allowed
2233                                  * by the cpuset.
2234                                  */
2235                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2236                                 zlc_active = 1;
2237                                 did_zlc_setup = 1;
2238                         }
2239
2240                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2241                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2242                                 goto this_zone_full;
2243
2244                         /*
2245                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2246                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2247                          */
2248                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2249                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2250                                 continue;
2251
2252                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2253                         switch (ret) {
2254                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2255                                 /* did not scan */
2256                                 continue;
2257                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2258                                 /* scanned but unreclaimable */
2259                                 continue;
2260                         default:
2261                                 /* did we reclaim enough */
2262                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2263                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2264                                         goto try_this_zone;
2265
2266                                 /*
2267                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2268                                  * Only mark the zone full if checking the min
2269                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2270                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2271                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2272                                  * when the watermark is between the low and
2273                                  * min watermarks.
2274                                  */
2275                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2276                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2277                                         goto this_zone_full;
2278
2279                                 continue;
2280                         }
2281                 }
2282
2283 try_this_zone:
2284                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2285                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2286                 if (page) {
2287                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2288                                 goto try_this_zone;
2289                         return page;
2290                 }
2291 this_zone_full:
2292                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2293                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2294         }
2295
2296         /*
2297          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2298          * local node.  However, the local node might have free pages left
2299          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2300          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2301          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2302          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2303          */
2304         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2305                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2306                 if (nr_fair_skipped) {
2307                         zonelist_rescan = true;
2308                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2309                 }
2310                 if (nr_online_nodes > 1)
2311                         zonelist_rescan = true;
2312         }
2313
2314         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2315                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2316                 zlc_active = 0;
2317                 zonelist_rescan = true;
2318         }
2319
2320         if (zonelist_rescan)
2321                 goto zonelist_scan;
2322
2323         return NULL;
2324 }
2325
2326 /*
2327  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2328  * meminfo in irq context.
2329  */
2330 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2331 {
2332         bool ret = false;
2333
2334 #if NODES_SHIFT > 8
2335         ret = in_interrupt();
2336 #endif
2337         return ret;
2338 }
2339
2340 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2341                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2342                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2343
2344 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2345 {
2346         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2347
2348         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2349             debug_guardpage_minorder() > 0)
2350                 return;
2351
2352         /*
2353          * This documents exceptions given to allocations in certain
2354          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2355          * of allowed nodes.
2356          */
2357         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2358                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2359                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2360                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2361         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2362                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2363
2364         if (fmt) {
2365                 struct va_format vaf;
2366                 va_list args;
2367
2368                 va_start(args, fmt);
2369
2370                 vaf.fmt = fmt;
2371                 vaf.va = &args;
2372
2373                 pr_warn("%pV", &vaf);
2374
2375                 va_end(args);
2376         }
2377
2378         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2379                 current->comm, order, gfp_mask);
2380
2381         dump_stack();
2382         if (!should_suppress_show_mem())
2383                 show_mem(filter);
2384 }
2385
2386 static inline int
2387 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2388                                 unsigned long did_some_progress,
2389                                 unsigned long pages_reclaimed)
2390 {
2391         /* Do not loop if specifically requested */
2392         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2393                 return 0;
2394
2395         /* Always retry if specifically requested */
2396         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2397                 return 1;
2398
2399         /*
2400          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2401          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2402          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2403          */
2404         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2405                 return 0;
2406
2407         /*
2408          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2409          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2410          * implementations.
2411          */
2412         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2413                 return 1;
2414
2415         /*
2416          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2417          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2418          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2419          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2420          * allocation still fails, we stop retrying.
2421          */
2422         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2423                 return 1;
2424
2425         return 0;
2426 }
2427
2428 static inline struct page *
2429 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2430         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2431 {
2432         struct page *page;
2433
2434         *did_some_progress = 0;
2435
2436         /*
2437          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2438          * fails, somebody else is making progress for us.
2439          */
2440         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2441                 *did_some_progress = 1;
2442                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2443                 return NULL;
2444         }
2445
2446         /*
2447          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2448          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2449          * we're still under heavy pressure.
2450          */
2451         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2452                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2453         if (page)
2454                 goto out;
2455
2456         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2457                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2458                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2459                         goto out;
2460                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2461                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2462                         goto out;
2463                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2464                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2465                         goto out;
2466                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2467                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2468                         /*
2469                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2470                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2471                          * keep looping as per should_alloc_retry().
2472                          */
2473                         *did_some_progress = 1;
2474                         goto out;
2475                 }
2476                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2477                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2478                         goto out;
2479         }
2480         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2481         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2482                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2483                 *did_some_progress = 1;
2484 out:
2485         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2486         return page;
2487 }
2488
2489 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2490 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2491 static struct page *
2492 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2493                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2494                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2495                 bool *deferred_compaction)
2496 {
2497         unsigned long compact_result;
2498         struct page *page;
2499
2500         if (!order)
2501                 return NULL;
2502
2503         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2504         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2505                                                 mode, contended_compaction);
2506         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2507
2508         switch (compact_result) {
2509         case COMPACT_DEFERRED:
2510                 *deferred_compaction = true;
2511                 /* fall-through */
2512         case COMPACT_SKIPPED:
2513                 return NULL;
2514         default:
2515                 break;
2516         }
2517
2518         /*
2519          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2520          * count a compaction stall
2521          */
2522         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2523
2524         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2525                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2526
2527         if (page) {
2528                 struct zone *zone = page_zone(page);
2529
2530                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2531                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2532                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2533                 return page;
2534         }
2535
2536         /*
2537          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2538          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2539          */
2540         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2541
2542         cond_resched();
2543
2544         return NULL;
2545 }
2546 #else
2547 static inline struct page *
2548 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2549                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2550                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2551                 bool *deferred_compaction)
2552 {
2553         return NULL;
2554 }
2555 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2556
2557 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2558 static int
2559 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2560                                         const struct alloc_context *ac)
2561 {
2562         struct reclaim_state reclaim_state;
2563         int progress;
2564
2565         cond_resched();
2566
2567         /* We now go into synchronous reclaim */
2568         cpuset_memory_pressure_bump();
2569         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2570         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2571         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2572         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2573
2574         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2575                                                                 ac->nodemask);
2576
2577         current->reclaim_state = NULL;
2578         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2579         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2580
2581         cond_resched();
2582
2583         return progress;
2584 }
2585
2586 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2587 static inline struct page *
2588 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2589                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2590                 unsigned long *did_some_progress)
2591 {
2592         struct page *page = NULL;
2593         bool drained = false;
2594
2595         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2596         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2597                 return NULL;
2598
2599         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2600         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2601                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2602
2603 retry:
2604         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2605                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2606
2607         /*
2608          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2609          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2610          */
2611         if (!page && !drained) {
2612                 drain_all_pages(NULL);
2613                 drained = true;
2614                 goto retry;
2615         }
2616
2617         return page;
2618 }
2619
2620 /*
2621  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2622  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2623  */
2624 static inline struct page *
2625 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2626                                 const struct alloc_context *ac)
2627 {
2628         struct page *page;
2629
2630         do {
2631                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2632                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2633
2634                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2635                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2636                                                                         HZ/50);
2637         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2638
2639         return page;
2640 }
2641
2642 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2643 {
2644         struct zoneref *z;
2645         struct zone *zone;
2646
2647         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2648                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2649                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2650 }
2651
2652 static inline int
2653 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2654 {
2655         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2656         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2657
2658         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2659         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2660
2661         /*
2662          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2663          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2664          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2665          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2666          */
2667         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2668
2669         if (atomic) {
2670                 /*
2671                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2672                  * if it can't schedule.
2673                  */
2674                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2675                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2676                 /*
2677                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2678                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2679                  */
2680                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2681         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2682                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2683
2684         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2685                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2686                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2687                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2688                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2689                 else if (!in_interrupt() &&
2690                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2691                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2692                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2693         }
2694 #ifdef CONFIG_CMA
2695         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2696                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2697 #endif
2698         return alloc_flags;
2699 }
2700
2701 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2702 {
2703         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2704 }
2705
2706 static inline struct page *
2707 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2708                                                 struct alloc_context *ac)
2709 {
2710         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2711         struct page *page = NULL;
2712         int alloc_flags;
2713         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2714         unsigned long did_some_progress;
2715         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2716         bool deferred_compaction = false;
2717         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2718
2719         /*
2720          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2721          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2722          * be using allocators in order of preference for an area that is
2723          * too large.
2724          */
2725         if (order >= MAX_ORDER) {
2726                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2727                 return NULL;
2728         }
2729
2730         /*
2731          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
2732          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
2733          * speculative node-specific allocation.
2734          */
2735         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
2736                 goto nopage;
2737
2738 retry:
2739         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2740                 wake_all_kswapds(order, ac);
2741
2742         /*
2743          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2744          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2745          * to how we want to proceed.
2746          */
2747         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2748
2749         /*
2750          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2751          * cpusets.
2752          */
2753         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2754                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2755                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2756                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2757                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2758         }
2759
2760         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2761         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2762                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2763         if (page)
2764                 goto got_pg;
2765
2766         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2767         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2768                 /*
2769                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2770                  * the allocation is high priority and these type of
2771                  * allocations are system rather than user orientated
2772                  */
2773                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2774
2775                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2776
2777                 if (page) {
2778                         goto got_pg;
2779                 }
2780         }
2781
2782         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2783         if (!wait) {
2784                 /*
2785                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2786                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2787                  * type of allocation to fail.
2788                  */
2789                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2790                 goto nopage;
2791         }
2792
2793         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2794         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2795                 goto nopage;
2796
2797         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2798         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2799                 goto nopage;
2800
2801         /*
2802          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2803          * attempts after direct reclaim are synchronous
2804          */
2805         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2806                                         migration_mode,
2807                                         &contended_compaction,
2808                                         &deferred_compaction);
2809         if (page)
2810                 goto got_pg;
2811
2812         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2813         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2814                 /*
2815                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2816                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2817                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2818                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2819                  * instead of entering direct reclaim.
2820                  */
2821                 if (deferred_compaction)
2822                         goto nopage;
2823
2824                 /*
2825                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2826                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2827                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2828                  * so we fallback to base pages instead.
2829                  */
2830                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2831                         goto nopage;
2832
2833                 /*
2834                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2835                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2836                  * khugepaged trying to collapse.
2837                  */
2838                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2839                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2840                         goto nopage;
2841         }
2842
2843         /*
2844          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2845          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2846          * khugepaged trying to collapse.
2847          */
2848         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2849                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2850                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2851
2852         /* Try direct reclaim and then allocating */
2853         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2854                                                         &did_some_progress);
2855         if (page)
2856                 goto got_pg;
2857
2858         /* Check if we should retry the allocation */
2859         pages_reclaimed += did_some_progress;
2860         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2861                                                 pages_reclaimed)) {
2862                 /*
2863                  * If we fail to make progress by freeing individual
2864                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2865                  * start OOM killing tasks.
2866                  */
2867                 if (!did_some_progress) {
2868                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2869                                                         &did_some_progress);
2870                         if (page)
2871                                 goto got_pg;
2872                         if (!did_some_progress)
2873                                 goto nopage;
2874                 }
2875                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2876                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2877                 goto retry;
2878         } else {
2879                 /*
2880                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2881                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2882                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2883                  */
2884                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2885                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2886                                         &contended_compaction,
2887                                         &deferred_compaction);
2888                 if (page)
2889                         goto got_pg;
2890         }
2891
2892 nopage:
2893         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2894 got_pg:
2895         return page;
2896 }
2897
2898 /*
2899  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2900  */
2901 struct page *
2902 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2903                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2904 {
2905         struct zoneref *preferred_zoneref;
2906         struct page *page = NULL;
2907         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2908         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2909         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2910         struct alloc_context ac = {
2911                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2912                 .nodemask = nodemask,
2913                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2914         };
2915
2916         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2917
2918         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2919
2920         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2921
2922         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2923                 return NULL;
2924
2925         /*
2926          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2927          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2928          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
2929          */
2930         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2931                 return NULL;
2932
2933         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2934                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2935
2936 retry_cpuset:
2937         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2938
2939         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2940         ac.zonelist = zonelist;
2941         /* The preferred zone is used for statistics later */
2942         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2943                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2944                                 &ac.preferred_zone);
2945         if (!ac.preferred_zone)
2946                 goto out;
2947         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2948
2949         /* First allocation attempt */
2950         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2951         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2952         if (unlikely(!page)) {
2953                 /*
2954                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2955                  * can deadlock because I/O on the device might not
2956                  * complete.
2957                  */
2958                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2959
2960                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2961         }
2962
2963         if (kmemcheck_enabled && page)
2964                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2965
2966         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2967
2968 out:
2969         /*
2970          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2971          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2972          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2973          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2974          */
2975         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2976                 goto retry_cpuset;
2977
2978         return page;
2979 }
2980 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2981
2982 /*
2983  * Common helper functions.
2984  */
2985 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2986 {
2987         struct page *page;
2988
2989         /*
2990          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2991          * a highmem page
2992          */
2993         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2994
2995         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2996         if (!page)
2997                 return 0;
2998         return (unsigned long) page_address(page);
2999 }
3000 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3001
3002 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3003 {
3004         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3005 }
3006 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3007
3008 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3009 {
3010         if (put_page_testzero(page)) {
3011                 if (order == 0)
3012                         free_hot_cold_page(page, false);
3013                 else
3014                         __free_pages_ok(page, order);
3015         }
3016 }
3017
3018 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3019
3020 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3021 {
3022         if (addr != 0) {
3023                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3024                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3025         }
3026 }
3027
3028 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3029
3030 /*
3031  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3032  * of the current memory cgroup.
3033  *
3034  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3035  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3036  */
3037 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3038 {
3039         struct page *page;
3040         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3041
3042         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3043                 return NULL;
3044         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3045         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3046         return page;
3047 }
3048
3049 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3050 {
3051         struct page *page;
3052         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3053
3054         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3055                 return NULL;
3056         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3057         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3058         return page;
3059 }
3060
3061 /*
3062  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3063  * alloc_kmem_pages.
3064  */
3065 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3066 {
3067         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3068         __free_pages(page, order);
3069 }
3070
3071 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3072 {
3073         if (addr != 0) {
3074                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3075                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3076         }
3077 }
3078
3079 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3080 {
3081         if (addr) {
3082                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3083                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3084
3085                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3086                 while (used < alloc_end) {
3087                         free_page(used);
3088                         used += PAGE_SIZE;
3089                 }
3090         }
3091         return (void *)addr;
3092 }
3093
3094 /**
3095  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3096  * @size: the number of bytes to allocate
3097  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3098  *
3099  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3100  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3101  * allocate memory in power-of-two pages.
3102  *
3103  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3104  *
3105  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3106  */
3107 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3108 {
3109         unsigned int order = get_order(size);
3110         unsigned long addr;
3111
3112         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3113         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3114 }
3115 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3116
3117 /**
3118  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3119  *                         pages on a node.
3120  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3121  * @size: the number of bytes to allocate
3122  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3123  *
3124  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3125  * back.
3126  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3127  * but is not exact.
3128  */
3129 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3130 {
3131         unsigned order = get_order(size);
3132         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3133         if (!p)
3134                 return NULL;
3135         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3136 }
3137
3138 /**
3139  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3140  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3141  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3142  *
3143  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3144  */
3145 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3146 {
3147         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3148         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3149
3150         while (addr < end) {
3151                 free_page(addr);
3152                 addr += PAGE_SIZE;
3153         }
3154 }
3155 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3156
3157 /**
3158  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3159  * @offset: The zone index of the highest zone
3160  *
3161  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3162  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3163  * zone, the number of pages is calculated as:
3164  *     managed_pages - high_pages
3165  */
3166 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3167 {
3168         struct zoneref *z;
3169         struct zone *zone;
3170
3171         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3172         unsigned long sum = 0;
3173
3174         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3175
3176         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3177                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3178                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3179                 if (size > high)
3180                         sum += size - high;
3181         }
3182
3183         return sum;
3184 }
3185
3186 /**
3187  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3188  *
3189  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3190  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3191  */
3192 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3193 {
3194         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3195 }
3196 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3197
3198 /**
3199  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3200  *
3201  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3202  * high watermark within all zones.
3203  */
3204 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3205 {
3206         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3207 }
3208
3209 static inline void show_node(struct zone *zone)
3210 {
3211         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3212                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3213 }
3214
3215 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3216 {
3217         val->totalram = totalram_pages;
3218         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3219         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3220         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3221         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3222         val->freehigh = nr_free_highpages();
3223         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3224 }
3225
3226 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3227
3228 #ifdef CONFIG_NUMA
3229 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3230 {
3231         int zone_type;          /* needs to be signed */
3232         unsigned long managed_pages = 0;
3233         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3234
3235         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3236                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3237         val->totalram = managed_pages;
3238         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3239         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3240 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3241         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3242         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3243                         NR_FREE_PAGES);
3244 #else
3245         val->totalhigh = 0;
3246         val->freehigh = 0;
3247 #endif
3248         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3249 }
3250 #endif
3251
3252 /*
3253  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3254  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3255  */
3256 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3257 {
3258         bool ret = false;
3259         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3260
3261         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3262                 goto out;
3263
3264         do {
3265                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3266                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3267         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3268 out:
3269         return ret;
3270 }
3271
3272 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3273
3274 static void show_migration_types(unsigned char type)
3275 {
3276         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3277                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3278                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3279                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3280                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3281 #ifdef CONFIG_CMA
3282                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3283 #endif
3284 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3285                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3286 #endif
3287         };
3288         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3289         char *p = tmp;
3290         int i;
3291
3292         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3293                 if (type & (1 << i))
3294                         *p++ = types[i];
3295         }
3296
3297         *p = '\0';
3298         printk("(%s) ", tmp);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3303  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3304  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3305  *
3306  * Bits in @filter:
3307  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3308  *   cpuset.
3309  */
3310 void show_free_areas(unsigned int filter)
3311 {
3312         unsigned long free_pcp = 0;
3313         int cpu;
3314         struct zone *zone;
3315
3316         for_each_populated_zone(zone) {
3317                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3318                         continue;
3319
3320                 for_each_online_cpu(cpu)
3321                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3322         }
3323
3324         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3325                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3326                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3327                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3328                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3329                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3330                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3331                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3332                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3333                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3334                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3335                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3336                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3337                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3338                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3339                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3340                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3341                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3342                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3343                 global_page_state(NR_SHMEM),
3344                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3345                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3346                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3347                 free_pcp,
3348                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3349
3350         for_each_populated_zone(zone) {
3351                 int i;
3352
3353                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3354                         continue;
3355
3356                 free_pcp = 0;
3357                 for_each_online_cpu(cpu)
3358                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3359
3360                 show_node(zone);
3361                 printk("%s"
3362                         " free:%lukB"
3363                         " min:%lukB"
3364                         " low:%lukB"
3365                         " high:%lukB"
3366                         " active_anon:%lukB"
3367                         " inactive_anon:%lukB"
3368                         " active_file:%lukB"
3369                         " inactive_file:%lukB"
3370                         " unevictable:%lukB"
3371                         " isolated(anon):%lukB"
3372                         " isolated(file):%lukB"
3373                         " present:%lukB"
3374                         " managed:%lukB"
3375                         " mlocked:%lukB"
3376                         " dirty:%lukB"
3377                         " writeback:%lukB"
3378                         " mapped:%lukB"
3379                         " shmem:%lukB"
3380                         " slab_reclaimable:%lukB"
3381                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3382                         " kernel_stack:%lukB"
3383                         " pagetables:%lukB"
3384                         " unstable:%lukB"
3385                         " bounce:%lukB"
3386                         " free_pcp:%lukB"
3387                         " local_pcp:%ukB"
3388                         " free_cma:%lukB"
3389                         " writeback_tmp:%lukB"
3390                         " pages_scanned:%lu"
3391                         " all_unreclaimable? %s"
3392                         "\n",
3393                         zone->name,
3394                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3395                         K(min_wmark_pages(zone)),
3396                         K(low_wmark_pages(zone)),
3397                         K(high_wmark_pages(zone)),
3398                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3399                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3400                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3401                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3402                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3403                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3404                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3405                         K(zone->present_pages),
3406                         K(zone->managed_pages),
3407                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3408                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3409                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3410                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3411                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3412                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3413                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3414                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3415                                 THREAD_SIZE / 1024,
3416                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3417                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3418                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3419                         K(free_pcp),
3420                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3421                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3422                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3423                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3424                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3425                         );
3426                 printk("lowmem_reserve[]:");
3427                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3428                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3429                 printk("\n");
3430         }
3431
3432         for_each_populated_zone(zone) {
3433                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3434                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3435
3436                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3437                         continue;
3438                 show_node(zone);
3439                 printk("%s: ", zone->name);
3440
3441                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3442                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3443                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3444                         int type;
3445
3446                         nr[order] = area->nr_free;
3447                         total += nr[order] << order;
3448
3449                         types[order] = 0;
3450                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3451                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3452                                         types[order] |= 1 << type;
3453                         }
3454                 }
3455                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3456                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3457                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3458                         if (nr[order])
3459                                 show_migration_types(types[order]);
3460                 }
3461                 printk("= %lukB\n", K(total));
3462         }
3463
3464         hugetlb_show_meminfo();
3465
3466         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3467
3468         show_swap_cache_info();
3469 }
3470
3471 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3472 {
3473         zoneref->zone = zone;
3474         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Builds allocation fallback zone lists.
3479  *
3480  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3481  */
3482 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3483                                 int nr_zones)
3484 {
3485         struct zone *zone;
3486         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3487
3488         do {
3489                 zone_type--;
3490                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3491                 if (populated_zone(zone)) {
3492                         zoneref_set_zone(zone,
3493                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3494                         check_highest_zone(zone_type);
3495                 }
3496         } while (zone_type);
3497
3498         return nr_zones;
3499 }
3500
3501
3502 /*
3503  *  zonelist_order:
3504  *  0 = automatic detection of better ordering.
3505  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3506  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3507  *
3508  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3509  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3510  */
3511 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3512 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3513 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3514
3515 /* zonelist order in the kernel.
3516  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3517  */
3518 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3519 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3520
3521
3522 #ifdef CONFIG_NUMA
3523 /* The value user specified ....changed by config */
3524 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3525 /* string for sysctl */
3526 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3527 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3528
3529 /*
3530  * interface for configure zonelist ordering.
3531  * command line option "numa_zonelist_order"
3532  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3533  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3534  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3535  */
3536
3537 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3538 {
3539         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3540                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3541         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3542                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3543         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3544                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3545         } else {
3546                 printk(KERN_WARNING
3547                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3548                         "%s\n", s);
3549                 return -EINVAL;
3550         }
3551         return 0;
3552 }
3553
3554 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3555 {
3556         int ret;
3557
3558         if (!s)
3559                 return 0;
3560
3561         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3562         if (ret == 0)
3563                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3564
3565         return ret;
3566 }
3567 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3568
3569 /*
3570  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3571  */
3572 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3573                 void __user *buffer, size_t *length,
3574                 loff_t *ppos)
3575 {
3576         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3577         int ret;
3578         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3579
3580         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3581         if (write) {
3582                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3583                         ret = -EINVAL;
3584                         goto out;
3585                 }
3586                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3587         }
3588         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3589         if (ret)
3590                 goto out;
3591         if (write) {
3592                 int oldval = user_zonelist_order;
3593
3594                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3595                 if (ret) {
3596                         /*
3597                          * bogus value.  restore saved string
3598                          */
3599                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3600                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3601                         user_zonelist_order = oldval;
3602                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3603                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3604                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3605                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3606                 }
3607         }
3608 out:
3609         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3610         return ret;
3611 }
3612
3613
3614 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3615 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3616
3617 /**
3618  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3619  * @node: node whose fallback list we're appending
3620  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3621  *
3622  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3623  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3624  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3625  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3626  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3627  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3628  * on them otherwise.
3629  * It returns -1 if no node is found.
3630  */
3631 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3632 {
3633         int n, val;
3634         int min_val = INT_MAX;
3635         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3636         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3637
3638         /* Use the local node if we haven't already */
3639         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3640                 node_set(node, *used_node_mask);
3641                 return node;
3642         }
3643
3644         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3645
3646                 /* Don't want a node to appear more than once */
3647                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3648                         continue;
3649
3650                 /* Use the distance array to find the distance */
3651                 val = node_distance(node, n);
3652
3653                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3654                 val += (n < node);
3655
3656                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3657                 tmp = cpumask_of_node(n);
3658                 if (!cpumask_empty(tmp))
3659                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3660
3661                 /* Slight preference for less loaded node */
3662                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3663                 val += node_load[n];
3664
3665                 if (val < min_val) {
3666                         min_val = val;
3667                         best_node = n;
3668                 }
3669         }
3670
3671         if (best_node >= 0)
3672                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3673
3674         return best_node;
3675 }
3676
3677
3678 /*
3679  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3680  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3681  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3682  */
3683 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3684 {
3685         int j;
3686         struct zonelist *zonelist;
3687
3688         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3689         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3690                 ;
3691         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3692         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3693         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3694 }
3695
3696 /*
3697  * Build gfp_thisnode zonelists
3698  */
3699 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3700 {
3701         int j;
3702         struct zonelist *zonelist;
3703
3704         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3705         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3706         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3707         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3708 }
3709
3710 /*
3711  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3712  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3713  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3714  * may still exist in local DMA zone.
3715  */
3716 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3717
3718 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3719 {
3720         int pos, j, node;
3721         int zone_type;          /* needs to be signed */
3722         struct zone *z;
3723         struct zonelist *zonelist;
3724
3725         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3726         pos = 0;
3727         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3728                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3729                         node = node_order[j];
3730                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3731                         if (populated_zone(z)) {
3732                                 zoneref_set_zone(z,
3733                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3734                                 check_highest_zone(zone_type);
3735                         }
3736                 }
3737         }
3738         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3739         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3740 }
3741
3742 #if defined(CONFIG_64BIT)
3743 /*
3744  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3745  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3746  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3747  */
3748 static int default_zonelist_order(void)
3749 {
3750         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3751 }
3752 #else
3753 /*
3754  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3755  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3756  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3757  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3758  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3759  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3760  */
3761 static int default_zonelist_order(void)
3762 {
3763         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3764 }
3765 #endif /* CONFIG_64BIT */
3766
3767 static void set_zonelist_order(void)
3768 {
3769         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3770                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3771         else
3772                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3773 }
3774
3775 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3776 {
3777         int j, node, load;
3778         enum zone_type i;
3779         nodemask_t used_mask;
3780         int local_node, prev_node;
3781         struct zonelist *zonelist;
3782         int order = current_zonelist_order;
3783
3784         /* initialize zonelists */
3785         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3786                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3787                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3788                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3789         }
3790
3791         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3792         local_node = pgdat->node_id;
3793         load = nr_online_nodes;
3794         prev_node = local_node;
3795         nodes_clear(used_mask);
3796
3797         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3798         j = 0;
3799
3800         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3801                 /*
3802                  * We don't want to pressure a particular node.
3803                  * So adding penalty to the first node in same
3804                  * distance group to make it round-robin.
3805                  */
3806                 if (node_distance(local_node, node) !=
3807                     node_distance(local_node, prev_node))
3808                         node_load[node] = load;
3809
3810                 prev_node = node;
3811                 load--;
3812                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3813                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3814                 else
3815                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3816         }
3817
3818         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3819                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3820                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3821         }
3822
3823         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3824 }
3825
3826 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3827 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3828 {
3829         struct zonelist *zonelist;
3830         struct zonelist_cache *zlc;
3831         struct zoneref *z;
3832
3833         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3834         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3835         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3836         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3837                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3838 }
3839
3840 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3841 /*
3842  * Return node id of node used for "local" allocations.
3843  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3844  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3845  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3846  */
3847 int local_memory_node(int node)
3848 {
3849         struct zone *zone;
3850
3851         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3852                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3853                                    NULL,
3854                                    &zone);
3855         return zone->node;
3856 }
3857 #endif
3858
3859 #else   /* CONFIG_NUMA */
3860
3861 static void set_zonelist_order(void)
3862 {
3863         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3864 }
3865
3866 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3867 {
3868         int node, local_node;
3869         enum zone_type j;
3870         struct zonelist *zonelist;
3871
3872         local_node = pgdat->node_id;
3873
3874         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3875         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3876
3877         /*
3878          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3879          * of all the other nodes.
3880          * We don't want to pressure a particular node, so when
3881          * building the zones for node N, we make sure that the
3882          * zones coming right after the local ones are those from
3883          * node N+1 (modulo N)
3884          */
3885         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3886                 if (!node_online(node))
3887                         continue;
3888                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3889         }
3890         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3891                 if (!node_online(node))
3892                         continue;
3893                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3894         }
3895
3896         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3897         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3898 }
3899
3900 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3901 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3902 {
3903         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3904 }
3905
3906 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3907
3908 /*
3909  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3910  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3911  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3912  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3913  * with interrupts disabled.
3914  *
3915  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3916  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3917  * hotplugged processors.
3918  *
3919  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3920  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3921  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3922  */
3923 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3924 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3925 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3926
3927 /*
3928  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3929  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3930  */
3931 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3932
3933 /* return values int ....just for stop_machine() */
3934 static int __build_all_zonelists(void *data)
3935 {
3936         int nid;
3937         int cpu;
3938         pg_data_t *self = data;
3939
3940 #ifdef CONFIG_NUMA
3941         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3942 #endif
3943
3944         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3945                 build_zonelists(self);
3946                 build_zonelist_cache(self);
3947         }
3948
3949         for_each_online_node(nid) {
3950                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3951
3952                 build_zonelists(pgdat);
3953                 build_zonelist_cache(pgdat);
3954         }
3955
3956         /*
3957          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3958          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3959          * each zone will be allocated later when the per cpu
3960          * allocator is available.
3961          *
3962          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3963          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3964          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3965          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3966          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3967          * (a chicken-egg dilemma).
3968          */
3969         for_each_possible_cpu(cpu) {
3970                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3971
3972 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3973                 /*
3974                  * We now know the "local memory node" for each node--
3975                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3976                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3977                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3978                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3979                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3980                  */
3981                 if (cpu_online(cpu))
3982                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3983 #endif
3984         }
3985
3986         return 0;
3987 }
3988
3989 static noinline void __init
3990 build_all_zonelists_init(void)
3991 {
3992         __build_all_zonelists(NULL);
3993         mminit_verify_zonelist();
3994         cpuset_init_current_mems_allowed();
3995 }
3996
3997 /*
3998  * Called with zonelists_mutex held always
3999  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4000  *
4001  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4002  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4003  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4004  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4005  */
4006 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4007 {
4008         set_zonelist_order();
4009
4010         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4011                 build_all_zonelists_init();
4012         } else {
4013 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4014                 if (zone)
4015                         setup_zone_pageset(zone);
4016 #endif
4017                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4018                    of zonelist */
4019                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4020                 /* cpuset refresh routine should be here */
4021         }
4022         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4023         /*
4024          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4025          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4026          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4027          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4028          * disabled and enable it later
4029          */
4030         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4031                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4032         else
4033                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4034
4035         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4036                 "Total pages: %ld\n",
4037                         nr_online_nodes,
4038                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4039                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4040                         vm_total_pages);
4041 #ifdef CONFIG_NUMA
4042         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4043 #endif
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4048  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4049  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4050  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4051  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4052  * conservative, even though it seems large.
4053  *
4054  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4055  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4056  */
4057 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4058
4059 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4060 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4061 {
4062         unsigned long size = 1;
4063
4064         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4065
4066         while (size < pages)
4067                 size <<= 1;
4068
4069         /*
4070          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4071          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4072          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4073          */
4074         size = min(size, 4096UL);
4075
4076         return max(size, 4UL);
4077 }
4078 #else
4079 /*
4080  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4081  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4082  *
4083  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4084  *
4085  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4086  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4087  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4088  *
4089  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4090  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4091  *
4092  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4093  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4094  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4095  */
4096 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4097 {
4098         return 4096UL;
4099 }
4100 #endif
4101
4102 /*
4103  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4104  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4105  * hash function before the remainder is taken.
4106  */
4107 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4108 {
4109         return ffz(~size);
4110 }
4111
4112 /*
4113  * Check if a pageblock contains reserved pages
4114  */
4115 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4116 {
4117         unsigned long pfn;
4118
4119         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4120                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4121                         return 1;
4122         }
4123         return 0;
4124 }
4125
4126 /*
4127  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4128  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4129  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4130  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4131  * blocks as reclaim kicks in
4132  */
4133 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4134 {
4135         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4136         struct page *page;
4137         unsigned long block_migratetype;
4138         int reserve;
4139         int old_reserve;
4140
4141         /*
4142          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4143          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4144          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4145          * the block.
4146          */
4147         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4148         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4149         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4150         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4151                                                         pageblock_order;
4152
4153         /*
4154          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4155          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4156          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4157          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4158          * future allocation of hugepages at runtime.
4159          */
4160         reserve = min(2, reserve);
4161         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4162
4163         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4164         if (reserve == old_reserve)
4165                 return;
4166         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4167
4168         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4169                 if (!pfn_valid(pfn))
4170                         continue;
4171                 page = pfn_to_page(pfn);
4172
4173                 /* Watch out for overlapping nodes */
4174                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4175                         continue;
4176
4177                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4178
4179                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4180                 if (reserve > 0) {
4181                         /*
4182                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4183                          * them.
4184                          */
4185                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4186                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4187                                 continue;
4188
4189                         /* If this block is reserved, account for it */
4190                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4191                                 reserve--;
4192                                 continue;
4193                         }
4194
4195                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4196                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4197                                 set_pageblock_migratetype(page,
4198                                                         MIGRATE_RESERVE);
4199                                 move_freepages_block(zone, page,
4200                                                         MIGRATE_RESERVE);
4201                                 reserve--;
4202                                 continue;
4203                         }
4204                 } else if (!old_reserve) {
4205                         /*
4206                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4207                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4208                          */
4209                         break;
4210                 }
4211
4212                 /*
4213                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4214                  * take it back
4215                  */
4216                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4217                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4218                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4219                 }
4220         }
4221 }
4222
4223 /*
4224  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4225  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4226  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4227  */
4228 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4229                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4230 {
4231         struct page *page;
4232         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4233         unsigned long pfn;
4234         struct zone *z;
4235
4236         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4237                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4238
4239         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4240         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4241                 /*
4242                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4243                  * handed to this function.  They do not
4244                  * exist on hotplugged memory.
4245                  */
4246                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4247                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4248                                 continue;
4249                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4250                                 continue;
4251                 }
4252                 page = pfn_to_page(pfn);
4253                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4254                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4255                 init_page_count(page);
4256                 page_mapcount_reset(page);
4257                 page_cpupid_reset_last(page);
4258                 SetPageReserved(page);
4259                 /*
4260                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4261                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4262                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4263                  * the address space during boot when many long-lived
4264                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4265                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4266                  * setup_zone_migrate_reserve()
4267                  *
4268                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4269                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4270                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4271                  * pfn out of zone.
4272                  */
4273                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4274                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4275                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4276                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4277
4278                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4279 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4280                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4281                 if (!is_highmem_idx(zone))
4282                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4283 #endif
4284         }
4285 }
4286
4287 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4288 {
4289         unsigned int order, t;
4290         for_each_migratetype_order(order, t) {
4291                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4292                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4293         }
4294 }
4295
4296 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4297 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4298         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4299 #endif
4300
4301 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4302 {
4303 #ifdef CONFIG_MMU
4304         int batch;
4305
4306         /*
4307          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4308          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4309          *
4310          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4311          */
4312         batch = zone->managed_pages / 1024;
4313         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4314                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4315         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4316         if (batch < 1)
4317                 batch = 1;
4318
4319         /*
4320          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4321          * of 2 value was found to be more likely to have
4322          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4323          *
4324          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4325          * batches of pages, one task can end up with a lot
4326          * of pages of one half of the possible page colors
4327          * and the other with pages of the other colors.
4328          */
4329         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4330
4331         return batch;
4332
4333 #else
4334         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4335          * conditions.
4336          *
4337          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4338          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4339          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4340          *
4341          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4342          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4343          * can be a significant delay between the individual batches being
4344          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4345          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4346          */
4347         return 0;
4348 #endif
4349 }
4350
4351 /*
4352  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4353  * ->batch must never be higher then ->high.
4354  * The following function updates them in a safe manner without read side
4355  * locking.
4356  *
4357  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4358  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4359  *
4360  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4361  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4362  * exist).
4363  */
4364 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4365                 unsigned long batch)
4366 {
4367        /* start with a fail safe value for batch */
4368         pcp->batch = 1;
4369         smp_wmb();
4370
4371        /* Update high, then batch, in order */
4372         pcp->high = high;
4373         smp_wmb();
4374
4375         pcp->batch = batch;
4376 }
4377
4378 /* a companion to pageset_set_high() */
4379 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4380 {
4381         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4382 }
4383
4384 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4385 {
4386         struct per_cpu_pages *pcp;
4387         int migratetype;
4388
4389         memset(p, 0, sizeof(*p));
4390
4391         pcp = &p->pcp;
4392         pcp->count = 0;
4393         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4394                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4395 }
4396
4397 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4398 {
4399         pageset_init(p);
4400         pageset_set_batch(p, batch);
4401 }
4402
4403 /*
4404  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4405  * to the value high for the pageset p.
4406  */
4407 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4408                                 unsigned long high)
4409 {
4410         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4411         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4412                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4413
4414         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4415 }
4416
4417 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4418                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4419 {
4420         if (percpu_pagelist_fraction)
4421                 pageset_set_high(pcp,
4422                         (zone->managed_pages /
4423                                 percpu_pagelist_fraction));
4424         else
4425                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4426 }
4427
4428 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4429 {
4430         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4431
4432         pageset_init(pcp);
4433         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4434 }
4435
4436 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4437 {
4438         int cpu;
4439         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4440         for_each_possible_cpu(cpu)
4441                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4446  * Before this call only boot pagesets were available.
4447  */
4448 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4449 {
4450         struct zone *zone;
4451
4452         for_each_populated_zone(zone)
4453                 setup_zone_pageset(zone);
4454 }
4455
4456 static noinline __init_refok
4457 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4458 {
4459         int i;
4460         size_t alloc_size;
4461
4462         /*
4463          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4464          * per zone.
4465          */
4466         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4467                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4468         zone->wait_table_bits =
4469                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4470         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4471                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4472
4473         if (!slab_is_available()) {
4474                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4475                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4476                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4477         } else {
4478                 /*
4479                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4480                  * via memory hot-add.
4481                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4482                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4483                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4484                  * node itself as well.
4485                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4486                  * necessary.
4487                  */
4488                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4489         }
4490         if (!zone->wait_table)
4491                 return -ENOMEM;
4492
4493         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4494                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4495
4496         return 0;
4497 }
4498
4499 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4500 {
4501         /*
4502          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4503          * relies on the ability of the linker to provide the
4504          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4505          */
4506         zone->pageset = &boot_pageset;
4507
4508         if (populated_zone(zone))
4509                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4510                         zone->name, zone->present_pages,
4511                                          zone_batchsize(zone));
4512 }
4513
4514 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4515                                         unsigned long zone_start_pfn,
4516                                         unsigned long size,
4517                                         enum memmap_context context)
4518 {
4519         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4520         int ret;
4521         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4522         if (ret)
4523                 return ret;
4524         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4525
4526         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4527
4528         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4529                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4530                         pgdat->node_id,
4531                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4532                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4533
4534         zone_init_free_lists(zone);
4535
4536         return 0;
4537 }
4538
4539 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4540 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4541 /*
4542  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4543  */
4544 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4545 {
4546         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4547         int nid;
4548         /*
4549          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4550          * when the kernel is running single-threaded.
4551          */
4552         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4553         static int __meminitdata last_nid;
4554
4555         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4556                 return last_nid;
4557
4558         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4559         if (nid != -1) {
4560                 last_start_pfn = start_pfn;
4561                 last_end_pfn = end_pfn;
4562                 last_nid = nid;
4563         }
4564
4565         return nid;
4566 }
4567 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4568
4569 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4570 {
4571         int nid;
4572
4573         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4574         if (nid >= 0)
4575                 return nid;
4576         /* just returns 0 */
4577         return 0;
4578 }
4579
4580 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4581 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4582 {
4583         int nid;
4584
4585         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4586         if (nid >= 0 && nid != node)
4587                 return false;
4588         return true;
4589 }
4590 #endif
4591
4592 /**
4593  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4594  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4595  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4596  *
4597  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4598  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4599  * memblock_free_early_nid() manually.
4600  */
4601 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4602 {
4603         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4604         int i, this_nid;
4605
4606         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4607                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4608                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4609
4610                 if (start_pfn < end_pfn)
4611                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4612                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4613                                         this_nid);
4614         }
4615 }
4616
4617 /**
4618  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4619  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4620  *
4621  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4622  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4623  */
4624 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4625 {
4626         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4627         int i, this_nid;
4628
4629         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4630                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4631 }
4632
4633 /**
4634  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4635  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4636  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4637  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4638  *
4639  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4640  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4641  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4642  * PFNs will be 0.
4643  */
4644 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4645                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4646 {
4647         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4648         int i;
4649
4650         *start_pfn = -1UL;
4651         *end_pfn = 0;
4652
4653         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4654                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4655                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4656         }
4657
4658         if (*start_pfn == -1UL)
4659                 *start_pfn = 0;
4660 }
4661
4662 /*
4663  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4664  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4665  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4666  */
4667 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4668 {
4669         int zone_index;
4670         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4671                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4672                         continue;
4673
4674                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4675                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4676                         break;
4677         }
4678
4679         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4680         movable_zone = zone_index;
4681 }
4682
4683 /*
4684  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4685  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4686  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4687  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4688  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4689  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4690  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4691  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4692  */
4693 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4694                                         unsigned long zone_type,
4695                                         unsigned long node_start_pfn,
4696                                         unsigned long node_end_pfn,
4697                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4698                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4699 {
4700         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4701         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4702                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4703                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4704                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4705                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4706                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4707
4708                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4709                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4710                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4711                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4712
4713                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4714                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4715                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4716         }
4717 }
4718
4719 /*
4720  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4721  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4722  */
4723 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4724                                         unsigned long zone_type,
4725                                         unsigned long node_start_pfn,
4726                                         unsigned long node_end_pfn,
4727                                         unsigned long *ignored)
4728 {
4729         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4730
4731         /* Get the start and end of the zone */
4732         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4733         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4734         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4735                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4736                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4737
4738         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4739         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4740                 return 0;
4741
4742         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4743         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4744         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4745
4746         /* Return the spanned pages */
4747         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4748 }
4749
4750 /*
4751  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4752  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4753  */
4754 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4755                                 unsigned long range_start_pfn,
4756                                 unsigned long range_end_pfn)
4757 {
4758         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4759         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4760         int i;
4761
4762         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4763                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4764                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4765                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4766         }
4767         return nr_absent;
4768 }
4769
4770 /**
4771  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4772  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4773  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4774  *
4775  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4776  */
4777 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4778                                                         unsigned long end_pfn)
4779 {
4780         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4781 }
4782
4783 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4784 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4785                                         unsigned long zone_type,
4786                                         unsigned long node_start_pfn,
4787                                         unsigned long node_end_pfn,
4788                                         unsigned long *ignored)
4789 {
4790         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4791         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4792         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4793
4794         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4795         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4796
4797         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4798                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4799                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4800         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4801 }
4802
4803 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4804 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4805                                         unsigned long zone_type,
4806                                         unsigned long node_start_pfn,
4807                                         unsigned long node_end_pfn,
4808                                         unsigned long *zones_size)
4809 {
4810         return zones_size[zone_type];
4811 }
4812
4813 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4814                                                 unsigned long zone_type,
4815                                                 unsigned long node_start_pfn,
4816                                                 unsigned long node_end_pfn,
4817                                                 unsigned long *zholes_size)
4818 {
4819         if (!zholes_size)
4820                 return 0;
4821
4822         return zholes_size[zone_type];
4823 }
4824
4825 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4826
4827 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4828                                                 unsigned long node_start_pfn,
4829                                                 unsigned long node_end_pfn,
4830                                                 unsigned long *zones_size,
4831                                                 unsigned long *zholes_size)
4832 {
4833         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4834         enum zone_type i;
4835
4836         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4837                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4838                                                          node_start_pfn,
4839                                                          node_end_pfn,
4840                                                          zones_size);
4841         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4842
4843         realtotalpages = totalpages;
4844         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4845                 realtotalpages -=
4846                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4847                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4848                                                   zholes_size);
4849         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4850         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4851                                                         realtotalpages);
4852 }
4853
4854 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4855 /*
4856  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4857  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4858  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4859  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4860  * bytes.
4861  */
4862 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4863 {
4864         unsigned long usemapsize;
4865
4866         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4867         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4868         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4869         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4870         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4871
4872         return usemapsize / 8;
4873 }
4874
4875 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4876                                 struct zone *zone,
4877                                 unsigned long zone_start_pfn,
4878                                 unsigned long zonesize)
4879 {
4880         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4881         zone->pageblock_flags = NULL;
4882         if (usemapsize)
4883                 zone->pageblock_flags =
4884                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4885                                                          pgdat->node_id);
4886 }
4887 #else
4888 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4889                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4890 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4891
4892 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4893
4894 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4895 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4896 {
4897         unsigned int order;
4898
4899         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4900         if (pageblock_order)
4901                 return;
4902
4903         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4904                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4905         else
4906                 order = MAX_ORDER - 1;
4907
4908         /*
4909          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4910          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4911          * powerpc.
4912          */
4913         pageblock_order = order;
4914 }
4915 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4916
4917 /*
4918  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4919  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4920  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4921  * the kernel config
4922  */
4923 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4924 {
4925 }
4926
4927 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4928
4929 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4930                                                    unsigned long present_pages)
4931 {
4932         unsigned long pages = spanned_pages;
4933
4934         /*
4935          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4936          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4937          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4938          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4939          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4940          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4941          */
4942         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4943             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4944                 pages = present_pages;
4945
4946         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4947 }
4948
4949 /*
4950  * Set up the zone data structures:
4951  *   - mark all pages reserved
4952  *   - mark all memory queues empty
4953  *   - clear the memory bitmaps
4954  *
4955  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4956  */
4957 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4958                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4959                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4960 {
4961         enum zone_type j;
4962         int nid = pgdat->node_id;
4963         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4964         int ret;
4965
4966         pgdat_resize_init(pgdat);
4967 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4968         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4969         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4970         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4971 #endif
4972         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4973         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4974         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4975
4976         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4977                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4978                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4979
4980                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4981                                                   node_end_pfn, zones_size);
4982                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4983                                                                 node_start_pfn,
4984                                                                 node_end_pfn,
4985                                                                 zholes_size);
4986
4987                 /*
4988                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4989                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4990                  * and per-cpu initialisations
4991                  */
4992                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4993                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4994                         if (freesize >= memmap_pages) {
4995                                 freesize -= memmap_pages;
4996                                 if (memmap_pages)
4997                                         printk(KERN_DEBUG
4998                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4999                                                zone_names[j], memmap_pages);
5000                         } else
5001                                 printk(KERN_WARNING
5002                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5003                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5004                 }
5005
5006                 /* Account for reserved pages */
5007                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5008                         freesize -= dma_reserve;
5009                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5010                                         zone_names[0], dma_reserve);
5011                 }
5012
5013                 if (!is_highmem_idx(j))
5014                         nr_kernel_pages += freesize;
5015                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5016                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5017                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5018                 nr_all_pages += freesize;
5019
5020                 zone->spanned_pages = size;
5021                 zone->present_pages = realsize;
5022                 /*
5023                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5024                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5025                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5026                  */
5027                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5028 #ifdef CONFIG_NUMA
5029                 zone->node = nid;
5030                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5031                                                 / 100;
5032                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5033 #endif
5034                 zone->name = zone_names[j];
5035                 spin_lock_init(&zone->lock);
5036                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5037                 zone_seqlock_init(zone);
5038                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5039                 zone_pcp_init(zone);
5040
5041                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5042                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5043
5044                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5045                 if (!size)
5046                         continue;
5047
5048                 set_pageblock_order();
5049                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5050                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5051                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5052                 BUG_ON(ret);
5053                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5054                 zone_start_pfn += size;
5055         }
5056 }
5057
5058 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5059 {
5060         /* Skip empty nodes */
5061         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5062                 return;
5063
5064 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5065         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5066         if (!pgdat->node_mem_map) {
5067                 unsigned long size, start, end;
5068                 struct page *map;
5069
5070                 /*
5071                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5072                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5073                  * for the buddy allocator to function correctly.
5074                  */
5075                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5076                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5077                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5078                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5079                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5080                 if (!map)
5081                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5082                                                                pgdat->node_id);
5083                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5084         }
5085 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5086         /*
5087          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5088          */
5089         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5090                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5091 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5092                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5093                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5094 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5095         }
5096 #endif
5097 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5098 }
5099
5100 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5101                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5102 {
5103         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5104         unsigned long start_pfn = 0;
5105         unsigned long end_pfn = 0;
5106
5107         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5108         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5109
5110         pgdat->node_id = nid;
5111         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5112 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5113         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5114         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5115                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5116 #endif
5117         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5118                                   zones_size, zholes_size);
5119
5120         alloc_node_mem_map(pgdat);
5121 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5122         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5123                 nid, (unsigned long)pgdat,
5124                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5125 #endif
5126
5127         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5128                             zones_size, zholes_size);
5129 }
5130
5131 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5132
5133 #if MAX_NUMNODES > 1
5134 /*
5135  * Figure out the number of possible node ids.
5136  */
5137 void __init setup_nr_node_ids(void)
5138 {
5139         unsigned int node;
5140         unsigned int highest = 0;
5141
5142         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5143                 highest = node;
5144         nr_node_ids = highest + 1;
5145 }
5146 #endif
5147
5148 /**
5149  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5150  *
5151  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5152  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5153  * all the nodes.
5154  *
5155  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5156  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5157  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5158  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5159  *
5160  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5161  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5162  * populated node map.
5163  *
5164  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5165  * requirement (single node).
5166  */
5167 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5168 {
5169         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5170         unsigned long start, end, mask;
5171         int last_nid = -1;
5172         int i, nid;
5173
5174         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5175                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5176                         last_nid = nid;
5177                         last_end = end;
5178                         continue;
5179                 }
5180
5181                 /*
5182                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5183                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5184                  * too coarse to separate the current node from the last.
5185                  */
5186                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5187                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5188                         mask <<= 1;
5189
5190                 /* accumulate all internode masks */
5191                 accl_mask |= mask;
5192         }
5193
5194         /* convert mask to number of pages */
5195         return ~accl_mask + 1;
5196 }
5197
5198 /* Find the lowest pfn for a node */
5199 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5200 {
5201         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5202         unsigned long start_pfn;
5203         int i;
5204
5205         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5206                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5207
5208         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5209                 printk(KERN_WARNING
5210                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5211                 return 0;
5212         }
5213
5214         return min_pfn;
5215 }
5216
5217 /**
5218  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5219  *
5220  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5221  * memblock_set_node().
5222  */
5223 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5224 {
5225         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5226 }
5227
5228 /*
5229  * early_calculate_totalpages()
5230  * Sum pages in active regions for movable zone.
5231  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5232  */
5233 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5234 {
5235         unsigned long totalpages = 0;
5236         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5237         int i, nid;
5238
5239         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5240                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5241
5242                 totalpages += pages;
5243                 if (pages)
5244                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5245         }
5246         return totalpages;
5247 }
5248
5249 /*
5250  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5251  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5252  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5253  * others
5254  */
5255 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5256 {
5257         int i, nid;
5258         unsigned long usable_startpfn;
5259         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5260         /* save the state before borrow the nodemask */
5261         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5262         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5263         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5264         struct memblock_region *r;
5265
5266         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5267         find_usable_zone_for_movable();
5268
5269         /*
5270          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5271          * options.
5272          */
5273         if (movable_node_is_enabled()) {
5274                 for_each_memblock(memory, r) {
5275                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5276                                 continue;
5277
5278                         nid = r->nid;
5279
5280                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5281                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5282                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5283                                 usable_startpfn;
5284                 }
5285
5286                 goto out2;
5287         }
5288
5289         /*
5290          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5291          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5292          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5293          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5294          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5295          * what movablecore would have allowed.
5296          */
5297         if (required_movablecore) {
5298                 unsigned long corepages;
5299
5300                 /*
5301                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5302                  * was requested by the user
5303                  */
5304                 required_movablecore =
5305                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5306                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5307
5308                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5309         }
5310
5311         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5312         if (!required_kernelcore)
5313                 goto out;
5314
5315         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5316         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5317
5318 restart:
5319         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5320         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5321         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5322                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5323
5324                 /*
5325                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5326                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5327                  * amount of memory for the kernel
5328                  */
5329                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5330                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5331
5332                 /*
5333                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5334                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5335                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5336                  */
5337                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5338
5339                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5340                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5341                         unsigned long size_pages;
5342
5343                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5344                         if (start_pfn >= end_pfn)
5345                                 continue;
5346
5347                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5348                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5349                                 unsigned long kernel_pages;
5350                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5351                                                                 - start_pfn;
5352
5353                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5354                                                         kernelcore_remaining);
5355                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5356                                                         required_kernelcore);
5357
5358                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5359                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5360
5361                                         /*
5362                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5363                                          * that if we have to rebalance
5364                                          * kernelcore across nodes, we will
5365                                          * not double account here
5366                                          */
5367                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5368                                         continue;
5369                                 }
5370                                 start_pfn = usable_startpfn;
5371                         }
5372
5373                         /*
5374                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5375                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5376                          * number of pages used as kernelcore
5377                          */
5378                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5379                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5380                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5381                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5382
5383                         /*
5384                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5385                          * break if the kernelcore for this node has been
5386                          * satisfied
5387                          */
5388                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5389                                                                 size_pages);
5390                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5391                         if (!kernelcore_remaining)
5392                                 break;
5393                 }
5394         }
5395
5396         /*
5397          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5398          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5399          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5400          * satisfied
5401          */
5402         usable_nodes--;
5403         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5404                 goto restart;
5405
5406 out2:
5407         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5408         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5409                 zone_movable_pfn[nid] =
5410                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5411
5412 out:
5413         /* restore the node_state */
5414         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5415 }
5416
5417 /* Any regular or high memory on that node ? */
5418 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5419 {
5420         enum zone_type zone_type;
5421
5422         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5423                 return;
5424
5425         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5426                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5427                 if (populated_zone(zone)) {
5428                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5429                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5430                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5431                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5432                         break;
5433                 }
5434         }
5435 }
5436
5437 /**
5438  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5439  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5440  *
5441  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5442  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5443  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5444  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5445  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5446  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5447  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5448  * at arch_max_dma_pfn.
5449  */
5450 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5451 {
5452         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5453         int i, nid;
5454
5455         /* Record where the zone boundaries are */
5456         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5457                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5458         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5459                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5460         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5461         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5462         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5463                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5464                         continue;
5465                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5466                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5467                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5468                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5469         }
5470         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5471         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5472
5473         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5474         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5475         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5476
5477         /* Print out the zone ranges */
5478         pr_info("Zone ranges:\n");
5479         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5480                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5481                         continue;
5482                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5483                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5484                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5485                         pr_cont("empty\n");
5486                 else
5487                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5488                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5489                                         << PAGE_SHIFT,
5490                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5491                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5492         }
5493
5494         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5495         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5496         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5497                 if (zone_movable_pfn[i])
5498                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5499                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5500         }
5501
5502         /* Print out the early node map */
5503         pr_info("Early memory node ranges\n");
5504         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5505                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5506                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5507                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5508
5509         /* Initialise every node */
5510         mminit_verify_pageflags_layout();
5511         setup_nr_node_ids();
5512         for_each_online_node(nid) {
5513                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5514                 free_area_init_node(nid, NULL,
5515                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5516
5517                 /* Any memory on that node */
5518                 if (pgdat->node_present_pages)
5519                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5520                 check_for_memory(pgdat, nid);
5521         }
5522 }
5523
5524 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5525 {
5526         unsigned long long coremem;
5527         if (!p)
5528                 return -EINVAL;
5529
5530         coremem = memparse(p, &p);
5531         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5532
5533         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5534         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5535
5536         return 0;
5537 }
5538
5539 /*
5540  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5541  * cannot be reclaimed or migrated.
5542  */
5543 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5544 {
5545         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5546 }
5547
5548 /*
5549  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5550  * can be reclaimed or migrated.
5551  */
5552 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5553 {
5554         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5555 }
5556
5557 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5558 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5559
5560 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5561
5562 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5563 {
5564         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5565         page_zone(page)->managed_pages += count;
5566         totalram_pages += count;
5567 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5568         if (PageHighMem(page))
5569                 totalhigh_pages += count;
5570 #endif
5571         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5572 }
5573 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5574
5575 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5576 {
5577         void *pos;
5578         unsigned long pages = 0;
5579
5580         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5581         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5582         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5583                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5584                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5585                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5586         }
5587
5588         if (pages && s)
5589                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5590                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5591
5592         return pages;
5593 }
5594 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5595
5596 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5597 void free_highmem_page(struct page *page)
5598 {
5599         __free_reserved_page(page);
5600         totalram_pages++;
5601         page_zone(page)->managed_pages++;
5602         totalhigh_pages++;
5603 }
5604 #endif
5605
5606
5607 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5608 {
5609         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5610         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5611
5612         physpages = get_num_physpages();
5613         codesize = _etext - _stext;
5614         datasize = _edata - _sdata;
5615         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5616         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5617         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5618         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5619
5620         /*
5621          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5622          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5623          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5624          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5625          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5626          */
5627 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5628         do { \
5629                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5630                         size -= adj; \
5631         } while (0)
5632
5633         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5634                      _sinittext, init_code_size);
5635         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5636         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5637         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5638         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5639
5640 #undef  adj_init_size
5641
5642         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5643                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5644                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5645 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5646                ", %luK highmem"
5647 #endif
5648                "%s%s)\n",
5649                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5650                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5651                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5652                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5653                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5654 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5655                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5656 #endif
5657                str ? ", " : "", str ? str : "");
5658 }
5659
5660 /**
5661  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5662  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5663  *
5664  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5665  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5666  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5667  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5668  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5669  * smaller per-cpu batchsize.
5670  */
5671 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5672 {
5673         dma_reserve = new_dma_reserve;
5674 }
5675
5676 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5677 {
5678         free_area_init_node(0, zones_size,
5679                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5680 }
5681
5682 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5683                                  unsigned long action, void *hcpu)
5684 {
5685         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5686
5687         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5688                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5689                 drain_pages(cpu);
5690
5691                 /*
5692                  * Spill the event counters of the dead processor
5693                  * into the current processors event counters.
5694                  * This artificially elevates the count of the current
5695                  * processor.
5696                  */
5697                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5698
5699                 /*
5700                  * Zero the differential counters of the dead processor
5701                  * so that the vm statistics are consistent.
5702                  *
5703                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5704                  * race with what we are doing.
5705                  */
5706                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5707         }
5708         return NOTIFY_OK;
5709 }
5710
5711 void __init page_alloc_init(void)
5712 {
5713         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5714         local_irq_lock_init(pa_lock);
5715 }
5716
5717 /*
5718  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5719  *      or min_free_kbytes changes.
5720  */
5721 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5722 {
5723         struct pglist_data *pgdat;
5724         unsigned long reserve_pages = 0;
5725         enum zone_type i, j;
5726
5727         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5728                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5729                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5730                         long max = 0;
5731
5732                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5733                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5734                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5735                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5736                         }
5737
5738                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5739                         max += high_wmark_pages(zone);
5740
5741                         if (max > zone->managed_pages)
5742                                 max = zone->managed_pages;
5743                         reserve_pages += max;
5744                         /*
5745                          * Lowmem reserves are not available to
5746                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5747                          * kswapd tries to balance zones to their high
5748                          * watermark.  As a result, neither should be
5749                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5750                          * situation where reclaim has to clean pages
5751                          * in order to balance the zones.
5752                          */
5753                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5754                 }
5755         }
5756         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5757         totalreserve_pages = reserve_pages;
5758 }
5759
5760 /*
5761  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5762  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5763  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5764  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5765  */
5766 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5767 {
5768         struct pglist_data *pgdat;
5769         enum zone_type j, idx;
5770
5771         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5772                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5773                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5774                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5775
5776                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5777
5778                         idx = j;
5779                         while (idx) {
5780                                 struct zone *lower_zone;
5781
5782                                 idx--;
5783
5784                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5785                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5786
5787                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5788                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5789                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5790                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5791                         }
5792                 }
5793         }
5794
5795         /* update totalreserve_pages */
5796         calculate_totalreserve_pages();
5797 }
5798
5799 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5800 {
5801         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5802         unsigned long lowmem_pages = 0;
5803         struct zone *zone;
5804         unsigned long flags;
5805
5806         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5807         for_each_zone(zone) {
5808                 if (!is_highmem(zone))
5809                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5810         }
5811
5812         for_each_zone(zone) {
5813                 u64 tmp;
5814
5815                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5816                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5817                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5818                 if (is_highmem(zone)) {
5819                         /*
5820                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5821                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5822                          * value here.
5823                          *
5824                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5825                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
5826                          * not be capped for highmem.
5827                          */
5828                         unsigned long min_pages;
5829
5830                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5831                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5832                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5833                 } else {
5834                         /*
5835                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5836                          * proportionate to the zone's size.
5837                          */
5838                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5839                 }
5840
5841                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5842                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5843
5844                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5845                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5846                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5847
5848                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5849                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5850         }
5851
5852         /* update totalreserve_pages */
5853         calculate_totalreserve_pages();
5854 }
5855
5856 /**
5857  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5858  * or when memory is hot-{added|removed}
5859  *
5860  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5861  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5862  */
5863 void setup_per_zone_wmarks(void)
5864 {
5865         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5866         __setup_per_zone_wmarks();
5867         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5868 }
5869
5870 /*
5871  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5872  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5873  * to be referenced again before it is swapped out.
5874  *
5875  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5876  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5877  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5878  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5879  *
5880  * total     target    max
5881  * memory    ratio     inactive anon
5882  * -------------------------------------
5883  *   10MB       1         5MB
5884  *  100MB       1        50MB
5885  *    1GB       3       250MB
5886  *   10GB      10       0.9GB
5887  *  100GB      31         3GB
5888  *    1TB     101        10GB
5889  *   10TB     320        32GB
5890  */
5891 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5892 {
5893         unsigned int gb, ratio;
5894
5895         /* Zone size in gigabytes */
5896         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5897         if (gb)
5898                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5899         else
5900                 ratio = 1;
5901
5902         zone->inactive_ratio = ratio;
5903 }
5904
5905 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5906 {
5907         struct zone *zone;
5908
5909         for_each_zone(zone)
5910                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5911 }
5912
5913 /*
5914  * Initialise min_free_kbytes.
5915  *
5916  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5917  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5918  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5919  *
5920  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5921  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5922  *
5923  * which yields
5924  *
5925  * 16MB:        512k
5926  * 32MB:        724k
5927  * 64MB:        1024k
5928  * 128MB:       1448k
5929  * 256MB:       2048k
5930  * 512MB:       2896k
5931  * 1024MB:      4096k
5932  * 2048MB:      5792k
5933  * 4096MB:      8192k
5934  * 8192MB:      11584k
5935  * 16384MB:     16384k
5936  */
5937 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5938 {
5939         unsigned long lowmem_kbytes;
5940         int new_min_free_kbytes;
5941
5942         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5943         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5944
5945         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5946                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5947                 if (min_free_kbytes < 128)
5948                         min_free_kbytes = 128;
5949                 if (min_free_kbytes > 65536)
5950                         min_free_kbytes = 65536;
5951         } else {
5952                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5953                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5954         }
5955         setup_per_zone_wmarks();
5956         refresh_zone_stat_thresholds();
5957         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5958         setup_per_zone_inactive_ratio();
5959         return 0;
5960 }
5961 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5962
5963 /*
5964  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5965  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5966  *      changes.
5967  */
5968 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5969         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5970 {
5971         int rc;
5972
5973         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5974         if (rc)
5975                 return rc;
5976
5977         if (write) {
5978                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5979                 setup_per_zone_wmarks();
5980         }
5981         return 0;
5982 }
5983
5984 #ifdef CONFIG_NUMA
5985 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5986         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5987 {
5988         struct zone *zone;
5989         int rc;
5990
5991         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5992         if (rc)
5993                 return rc;
5994
5995         for_each_zone(zone)
5996                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5997                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5998         return 0;
5999 }
6000
6001 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6002         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6003 {
6004         struct zone *zone;
6005         int rc;
6006
6007         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6008         if (rc)
6009                 return rc;
6010
6011         for_each_zone(zone)
6012                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6013                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6014         return 0;
6015 }
6016 #endif
6017
6018 /*
6019  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6020  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6021  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6022  *
6023  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6024  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6025  * if in function of the boot time zone sizes.
6026  */
6027 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6028         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6029 {
6030         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6031         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6032         return 0;
6033 }
6034
6035 /*
6036  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6037  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6038  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6039  */
6040 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6041         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6042 {
6043         struct zone *zone;
6044         int old_percpu_pagelist_fraction;
6045         int ret;
6046
6047         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6048         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6049
6050         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6051         if (!write || ret < 0)
6052                 goto out;
6053
6054         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6055         if (percpu_pagelist_fraction &&
6056             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6057                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6058                 ret = -EINVAL;
6059                 goto out;
6060         }
6061
6062         /* No change? */
6063         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6064                 goto out;
6065
6066         for_each_populated_zone(zone) {
6067                 unsigned int cpu;
6068
6069                 for_each_possible_cpu(cpu)
6070                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6071                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6072         }
6073 out:
6074         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6075         return ret;
6076 }
6077
6078 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6079
6080 #ifdef CONFIG_NUMA
6081 static int __init set_hashdist(char *str)
6082 {
6083         if (!str)
6084                 return 0;
6085         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6086         return 1;
6087 }
6088 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6089 #endif
6090
6091 /*
6092  * allocate a large system hash table from bootmem
6093  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6094  *   quantity of entries
6095  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6096  */
6097 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6098                                      unsigned long bucketsize,
6099                                      unsigned long numentries,
6100                                      int scale,
6101                                      int flags,
6102                                      unsigned int *_hash_shift,
6103                                      unsigned int *_hash_mask,
6104                                      unsigned long low_limit,
6105                                      unsigned long high_limit)
6106 {
6107         unsigned long long max = high_limit;
6108         unsigned long log2qty, size;
6109         void *table = NULL;
6110
6111         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6112         if (!numentries) {
6113                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6114                 numentries = nr_kernel_pages;
6115
6116                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6117                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6118                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6119
6120                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6121                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6122                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6123                 else
6124                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6125
6126                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6127                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6128                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6129                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6130                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6131                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6132                                 BUG_ON(!numentries);
6133                         }
6134                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6135                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6136         }
6137         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6138
6139         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6140         if (max == 0) {
6141                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6142                 do_div(max, bucketsize);
6143         }
6144         max = min(max, 0x80000000ULL);
6145
6146         if (numentries < low_limit)
6147                 numentries = low_limit;
6148         if (numentries > max)
6149                 numentries = max;
6150
6151         log2qty = ilog2(numentries);
6152
6153         do {
6154                 size = bucketsize << log2qty;
6155                 if (flags & HASH_EARLY)
6156                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6157                 else if (hashdist)
6158                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6159                 else {
6160                         /*
6161                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6162                          * some pages at the end of hash table which
6163                          * alloc_pages_exact() automatically does
6164                          */
6165                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6166                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6167                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6168                         }
6169                 }
6170         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6171
6172         if (!table)
6173                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6174
6175         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6176                tablename,
6177                (1UL << log2qty),
6178                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6179                size);
6180
6181         if (_hash_shift)
6182                 *_hash_shift = log2qty;
6183         if (_hash_mask)
6184                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6185
6186         return table;
6187 }
6188
6189 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6190 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6191                                                         unsigned long pfn)
6192 {
6193 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6194         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6195 #else
6196         return zone->pageblock_flags;
6197 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6198 }
6199
6200 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6201 {
6202 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6203         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6204         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6205 #else
6206         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6207         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6208 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6209 }
6210
6211 /**
6212  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6213  * @page: The page within the block of interest
6214  * @pfn: The target page frame number
6215  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6216  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6217  *
6218  * Return: pageblock_bits flags
6219  */
6220 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6221                                         unsigned long end_bitidx,
6222                                         unsigned long mask)
6223 {
6224         struct zone *zone;
6225         unsigned long *bitmap;
6226         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6227         unsigned long word;
6228
6229         zone = page_zone(page);
6230         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6231         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6232         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6233         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6234
6235         word = bitmap[word_bitidx];
6236         bitidx += end_bitidx;
6237         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6238 }
6239
6240 /**
6241  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6242  * @page: The page within the block of interest
6243  * @flags: The flags to set
6244  * @pfn: The target page frame number
6245  * @end_bitidx: The last bit of interest
6246  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6247  */
6248 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6249                                         unsigned long pfn,
6250                                         unsigned long end_bitidx,
6251                                         unsigned long mask)
6252 {
6253         struct zone *zone;
6254         unsigned long *bitmap;
6255         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6256         unsigned long old_word, word;
6257
6258         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6259
6260         zone = page_zone(page);
6261         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6262         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6263         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6264         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6265
6266         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6267
6268         bitidx += end_bitidx;
6269         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6270         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6271
6272         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6273         for (;;) {
6274                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6275                 if (word == old_word)
6276                         break;
6277                 word = old_word;
6278         }
6279 }
6280
6281 /*
6282  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6283  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6284  *
6285  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6286  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6287  * expect this function should be exact.
6288  */
6289 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6290                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6291 {
6292         unsigned long pfn, iter, found;
6293         int mt;
6294
6295         /*
6296          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6297          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6298          */
6299         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6300                 return false;
6301         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6302         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6303                 return false;
6304
6305         pfn = page_to_pfn(page);
6306         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6307                 unsigned long check = pfn + iter;
6308
6309                 if (!pfn_valid_within(check))
6310                         continue;
6311
6312                 page = pfn_to_page(check);
6313
6314                 /*
6315                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6316                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6317                  * handle each tail page individually in migration.
6318                  */
6319                 if (PageHuge(page)) {
6320                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6321                         continue;
6322                 }
6323
6324                 /*
6325                  * We can't use page_count without pin a page
6326                  * because another CPU can free compound page.
6327                  * This check already skips compound tails of THP
6328                  * because their page->_count is zero at all time.
6329                  */
6330                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6331                         if (PageBuddy(page))
6332                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6333                         continue;
6334                 }
6335
6336                 /*
6337                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6338                  * page_count() is not 0.
6339                  */
6340                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6341                         continue;
6342
6343                 if (!PageLRU(page))
6344                         found++;
6345                 /*
6346                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6347                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6348                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6349                  */
6350                 /*
6351                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6352                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6353                  *
6354                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6355                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6356                  * page at boot.
6357                  */
6358                 if (found > count)
6359                         return true;
6360         }
6361         return false;
6362 }
6363
6364 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6365 {
6366         struct zone *zone;
6367         unsigned long pfn;
6368
6369         /*
6370          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6371          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6372          * the zone but still within the section.
6373          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6374          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6375          */
6376         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6377                 return false;
6378
6379         zone = page_zone(page);
6380         pfn = page_to_pfn(page);
6381         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6382                 return false;
6383
6384         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6385 }
6386
6387 #ifdef CONFIG_CMA
6388
6389 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6390 {
6391         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6392                              pageblock_nr_pages) - 1);
6393 }
6394
6395 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6396 {
6397         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6398                                 pageblock_nr_pages));
6399 }
6400
6401 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6402 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6403                                         unsigned long start, unsigned long end)
6404 {
6405         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6406         unsigned long nr_reclaimed;
6407         unsigned long pfn = start;
6408         unsigned int tries = 0;
6409         int ret = 0;
6410
6411         migrate_prep();
6412
6413         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6414                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6415                         ret = -EINTR;
6416                         break;
6417                 }
6418
6419                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6420                         cc->nr_migratepages = 0;
6421                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6422                         if (!pfn) {
6423                                 ret = -EINTR;
6424                                 break;
6425                         }
6426                         tries = 0;
6427                 } else if (++tries == 5) {
6428                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6429                         break;
6430                 }
6431
6432                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6433                                                         &cc->migratepages);
6434                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6435
6436                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6437                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6438         }
6439         if (ret < 0) {
6440                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6441                 return ret;
6442         }
6443         return 0;
6444 }
6445
6446 /**
6447  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6448  * @start:      start PFN to allocate
6449  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6450  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6451  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6452  *                      in range must have the same migratetype and it must
6453  *                      be either of the two.
6454  *
6455  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6456  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6457  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6458  * pages fall in.
6459  *
6460  * The PFN range must belong to a single zone.
6461  *
6462  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6463  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6464  * need to be freed with free_contig_range().
6465  */
6466 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6467                        unsigned migratetype)
6468 {
6469         unsigned long outer_start, outer_end;
6470         int ret = 0, order;
6471
6472         struct compact_control cc = {
6473                 .nr_migratepages = 0,
6474                 .order = -1,
6475                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6476                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6477                 .ignore_skip_hint = true,
6478         };
6479         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6480
6481         /*
6482          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6483          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6484          * have different sizes, and due to the way page allocator
6485          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6486          * that page allocator won't try to merge buddies from
6487          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6488          * other migration type.
6489          *
6490          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6491          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6492          * we are interested in).  This will put all the pages in
6493          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6494          *
6495          * When this is done, we take the pages in range from page
6496          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6497          * page allocator will never consider using them.
6498          *
6499          * This lets us mark the pageblocks back as
6500          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6501          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6502          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6503          */
6504
6505         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6506                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6507                                        false);
6508         if (ret)
6509                 return ret;
6510
6511         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6512         if (ret)
6513                 goto done;
6514
6515         /*
6516          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6517          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6518          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6519          * What we are going to do is to allocate all pages from
6520          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6521          *
6522          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6523          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6524          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6525          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6526          * once this is done free the pages we are not interested in.
6527          *
6528          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6529          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6530          */
6531
6532         lru_add_drain_all();
6533         drain_all_pages(cc.zone);
6534
6535         order = 0;
6536         outer_start = start;
6537         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6538                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6539                         ret = -EBUSY;
6540                         goto done;
6541                 }
6542                 outer_start &= ~0UL << order;
6543         }
6544
6545         /* Make sure the range is really isolated. */
6546         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6547                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6548                         __func__, outer_start, end);
6549                 ret = -EBUSY;
6550                 goto done;
6551         }
6552
6553         /* Grab isolated pages from freelists. */
6554         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6555         if (!outer_end) {
6556                 ret = -EBUSY;
6557                 goto done;
6558         }
6559
6560         /* Free head and tail (if any) */
6561         if (start != outer_start)
6562                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6563         if (end != outer_end)
6564                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6565
6566 done:
6567         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6568                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6569         return ret;
6570 }
6571
6572 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6573 {
6574         unsigned int count = 0;
6575
6576         for (; nr_pages--; pfn++) {
6577                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6578
6579                 count += page_count(page) != 1;
6580                 __free_page(page);
6581         }
6582         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6583 }
6584 #endif
6585
6586 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6587 /*
6588  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6589  * page high values need to be recalulated.
6590  */
6591 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6592 {
6593         unsigned cpu;
6594         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6595         for_each_possible_cpu(cpu)
6596                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6597                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6598         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6599 }
6600 #endif
6601
6602 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6603 {
6604         unsigned long flags;
6605         int cpu;
6606         struct per_cpu_pageset *pset;
6607
6608         /* avoid races with drain_pages()  */
6609         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
6610         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6611                 for_each_online_cpu(cpu) {
6612                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6613                         drain_zonestat(zone, pset);
6614                 }
6615                 free_percpu(zone->pageset);
6616                 zone->pageset = &boot_pageset;
6617         }
6618         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
6619 }
6620
6621 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6622 /*
6623  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6624  */
6625 void
6626 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6627 {
6628         struct page *page;
6629         struct zone *zone;
6630         unsigned int order, i;
6631         unsigned long pfn;
6632         unsigned long flags;
6633         /* find the first valid pfn */
6634         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6635                 if (pfn_valid(pfn))
6636                         break;
6637         if (pfn == end_pfn)
6638                 return;
6639         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6640         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6641         pfn = start_pfn;
6642         while (pfn < end_pfn) {
6643                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6644                         pfn++;
6645                         continue;
6646                 }
6647                 page = pfn_to_page(pfn);
6648                 /*
6649                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6650                  * page_count() is not 0.
6651                  */
6652                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6653                         pfn++;
6654                         SetPageReserved(page);
6655                         continue;
6656                 }
6657
6658                 BUG_ON(page_count(page));
6659                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6660                 order = page_order(page);
6661 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6662                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6663                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6664 #endif
6665                 list_del(&page->lru);
6666                 rmv_page_order(page);
6667                 zone->free_area[order].nr_free--;
6668                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6669                         SetPageReserved((page+i));
6670                 pfn += (1 << order);
6671         }
6672         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6673 }
6674 #endif
6675
6676 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6677 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6678 {
6679         struct zone *zone = page_zone(page);
6680         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6681         unsigned long flags;
6682         unsigned int order;
6683
6684         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6685         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6686                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6687
6688                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6689                         break;
6690         }
6691         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6692
6693         return order < MAX_ORDER;
6694 }
6695 #endif