38e5be65f24e7a5f542e1723d590fd9427b463f2
[linux-3.10.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
562                 } else {
563                         list_del(&buddy->lru);
564                         zone->free_area[order].nr_free--;
565                         rmv_page_order(buddy);
566                 }
567                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
568                 page = page + (combined_idx - page_idx);
569                 page_idx = combined_idx;
570                 order++;
571         }
572         set_page_order(page, order);
573
574         /*
575          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
576          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
577          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
578          * that is happening, add the free page to the tail of the list
579          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
580          * as a higher order page
581          */
582         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
583                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
584                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
585                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
586                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
587                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
588                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
589                         list_add_tail(&page->lru,
590                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591                         goto out;
592                 }
593         }
594
595         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
596 out:
597         zone->free_area[order].nr_free++;
598 }
599
600 /*
601  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
602  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
603  * free_pages_check() will verify...
604  */
605 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
606 {
607         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
608         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
609 }
610
611 static inline int free_pages_check(struct page *page)
612 {
613         if (unlikely(page_mapcount(page) |
614                 (page->mapping != NULL)  |
615                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
616                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
617                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
618                 bad_page(page);
619                 return 1;
620         }
621         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
622                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
623         return 0;
624 }
625
626 /*
627  * Frees a number of pages from the PCP lists
628  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
629  * count is the number of pages to free.
630  *
631  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
632  * see if this freeing clears that state.
633  *
634  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
635  * pinned" detection logic.
636  */
637 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
638                                         struct per_cpu_pages *pcp)
639 {
640         int migratetype = 0;
641         int batch_free = 0;
642         int to_free = count;
643
644         spin_lock(&zone->lock);
645         zone->all_unreclaimable = 0;
646         zone->pages_scanned = 0;
647
648         while (to_free) {
649                 struct page *page;
650                 struct list_head *list;
651
652                 /*
653                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
654                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
655                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
656                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
657                  * lists
658                  */
659                 do {
660                         batch_free++;
661                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
662                                 migratetype = 0;
663                         list = &pcp->lists[migratetype];
664                 } while (list_empty(list));
665
666                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
667                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
668                         batch_free = to_free;
669
670                 do {
671                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
672                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
673                         list_del(&page->lru);
674                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
675                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
676                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
677                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
678         }
679         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
680         spin_unlock(&zone->lock);
681 }
682
683 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
684                                 int migratetype)
685 {
686         spin_lock(&zone->lock);
687         zone->all_unreclaimable = 0;
688         zone->pages_scanned = 0;
689
690         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
691         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
692         spin_unlock(&zone->lock);
693 }
694
695 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
696 {
697         int i;
698         int bad = 0;
699
700         trace_mm_page_free(page, order);
701         kmemcheck_free_shadow(page, order);
702
703         if (PageAnon(page))
704                 page->mapping = NULL;
705         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
706                 bad += free_pages_check(page + i);
707         if (bad)
708                 return false;
709
710         if (!PageHighMem(page)) {
711                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
712                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
713                                            PAGE_SIZE << order);
714         }
715         arch_free_page(page, order);
716         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
717
718         return true;
719 }
720
721 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
722 {
723         unsigned long flags;
724         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
725
726         if (!free_pages_prepare(page, order))
727                 return;
728
729         local_irq_save(flags);
730         if (unlikely(wasMlocked))
731                 free_page_mlock(page);
732         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
733         free_one_page(page_zone(page), page, order,
734                                         get_pageblock_migratetype(page));
735         local_irq_restore(flags);
736 }
737
738 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
739 {
740         unsigned int nr_pages = 1 << order;
741         unsigned int loop;
742
743         prefetchw(page);
744         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
745                 struct page *p = &page[loop];
746
747                 if (loop + 1 < nr_pages)
748                         prefetchw(p + 1);
749                 __ClearPageReserved(p);
750                 set_page_count(p, 0);
751         }
752
753         set_page_refcounted(page);
754         __free_pages(page, order);
755 }
756
757 #ifdef CONFIG_CMA
758 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
759 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
760 {
761         unsigned i = pageblock_nr_pages;
762         struct page *p = page;
763
764         do {
765                 __ClearPageReserved(p);
766                 set_page_count(p, 0);
767         } while (++p, --i);
768
769         set_page_refcounted(page);
770         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
771         __free_pages(page, pageblock_order);
772         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
773 }
774 #endif
775
776 /*
777  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
778  * Please do not alter this order without good reasons and regression
779  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
780  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
781  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
782  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
783  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
784  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
785  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
786  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
787  *
788  * -- wli
789  */
790 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
791         int low, int high, struct free_area *area,
792         int migratetype)
793 {
794         unsigned long size = 1 << high;
795
796         while (high > low) {
797                 area--;
798                 high--;
799                 size >>= 1;
800                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
801
802 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
803                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
804                         /*
805                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
806                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
807                          * Corresponding page table entries will not be touched,
808                          * pages will stay not present in virtual address space
809                          */
810                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
811                         set_page_guard_flag(&page[size]);
812                         set_page_private(&page[size], high);
813                         /* Guard pages are not available for any usage */
814                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
815                         continue;
816                 }
817 #endif
818                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
819                 area->nr_free++;
820                 set_page_order(&page[size], high);
821         }
822 }
823
824 /*
825  * This page is about to be returned from the page allocator
826  */
827 static inline int check_new_page(struct page *page)
828 {
829         if (unlikely(page_mapcount(page) |
830                 (page->mapping != NULL)  |
831                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
832                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
833                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
834                 bad_page(page);
835                 return 1;
836         }
837         return 0;
838 }
839
840 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
841 {
842         int i;
843
844         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
845                 struct page *p = page + i;
846                 if (unlikely(check_new_page(p)))
847                         return 1;
848         }
849
850         set_page_private(page, 0);
851         set_page_refcounted(page);
852
853         arch_alloc_page(page, order);
854         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
855
856         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
857                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
858
859         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
860                 prep_compound_page(page, order);
861
862         return 0;
863 }
864
865 /*
866  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
867  * the smallest available page from the freelists
868  */
869 static inline
870 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
871                                                 int migratetype)
872 {
873         unsigned int current_order;
874         struct free_area * area;
875         struct page *page;
876
877         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
878         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
879                 area = &(zone->free_area[current_order]);
880                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
881                         continue;
882
883                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
884                                                         struct page, lru);
885                 list_del(&page->lru);
886                 rmv_page_order(page);
887                 area->nr_free--;
888                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
889                 return page;
890         }
891
892         return NULL;
893 }
894
895
896 /*
897  * This array describes the order lists are fallen back to when
898  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
899  */
900 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
901         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
902         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
903 #ifdef CONFIG_CMA
904         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
905         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906 #else
907         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
908 #endif
909         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
910         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
911 };
912
913 /*
914  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
915  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
916  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
917  */
918 static int move_freepages(struct zone *zone,
919                           struct page *start_page, struct page *end_page,
920                           int migratetype)
921 {
922         struct page *page;
923         unsigned long order;
924         int pages_moved = 0;
925
926 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
927         /*
928          * page_zone is not safe to call in this context when
929          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
930          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
931          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
932          * grouping pages by mobility
933          */
934         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
935 #endif
936
937         for (page = start_page; page <= end_page;) {
938                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
939                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
940
941                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
942                         page++;
943                         continue;
944                 }
945
946                 if (!PageBuddy(page)) {
947                         page++;
948                         continue;
949                 }
950
951                 order = page_order(page);
952                 list_move(&page->lru,
953                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
954                 page += 1 << order;
955                 pages_moved += 1 << order;
956         }
957
958         return pages_moved;
959 }
960
961 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
962                                 int migratetype)
963 {
964         unsigned long start_pfn, end_pfn;
965         struct page *start_page, *end_page;
966
967         start_pfn = page_to_pfn(page);
968         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
969         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
970         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
971         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
972
973         /* Do not cross zone boundaries */
974         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
975                 start_page = page;
976         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
977                 return 0;
978
979         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
980 }
981
982 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
983                                         int start_order, int migratetype)
984 {
985         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
986
987         while (nr_pageblocks--) {
988                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
989                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
990         }
991 }
992
993 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
994 static inline struct page *
995 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
996 {
997         struct free_area * area;
998         int current_order;
999         struct page *page;
1000         int migratetype, i;
1001
1002         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1003         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1004                                                 --current_order) {
1005                 for (i = 0;; i++) {
1006                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1007
1008                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1009                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1010                                 break;
1011
1012                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1013                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1014                                 continue;
1015
1016                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1017                                         struct page, lru);
1018                         area->nr_free--;
1019
1020                         /*
1021                          * If breaking a large block of pages, move all free
1022                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1023                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1024                          * aggressive about taking ownership of free pages
1025                          *
1026                          * On the other hand, never change migration
1027                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1028                          * pages on different free lists. We don't
1029                          * want unmovable pages to be allocated from
1030                          * MIGRATE_CMA areas.
1031                          */
1032                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1033                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1034                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1035                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1036                                 int pages;
1037                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1038                                                                 start_migratetype);
1039
1040                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1041                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1042                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1043                                         set_pageblock_migratetype(page,
1044                                                                 start_migratetype);
1045
1046                                 migratetype = start_migratetype;
1047                         }
1048
1049                         /* Remove the page from the freelists */
1050                         list_del(&page->lru);
1051                         rmv_page_order(page);
1052
1053                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1054                         if (current_order >= pageblock_order &&
1055                             !is_migrate_cma(migratetype))
1056                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1057                                                         start_migratetype);
1058
1059                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1060                                is_migrate_cma(migratetype)
1061                              ? migratetype : start_migratetype);
1062
1063                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1064                                 start_migratetype, migratetype);
1065
1066                         return page;
1067                 }
1068         }
1069
1070         return NULL;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1075  * Call me with the zone->lock already held.
1076  */
1077 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1078                                                 int migratetype)
1079 {
1080         struct page *page;
1081
1082 retry_reserve:
1083         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1084
1085         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1086                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1087
1088                 /*
1089                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1090                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1091                  * and we want just one call site
1092                  */
1093                 if (!page) {
1094                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1095                         goto retry_reserve;
1096                 }
1097         }
1098
1099         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1100         return page;
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1105  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1106  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1107  */
1108 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1109                         unsigned long count, struct list_head *list,
1110                         int migratetype, int cold)
1111 {
1112         int mt = migratetype, i;
1113
1114         spin_lock(&zone->lock);
1115         for (i = 0; i < count; ++i) {
1116                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1117                 if (unlikely(page == NULL))
1118                         break;
1119
1120                 /*
1121                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1122                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1123                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1124                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1125                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1126                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1127                  * properly.
1128                  */
1129                 if (likely(cold == 0))
1130                         list_add(&page->lru, list);
1131                 else
1132                         list_add_tail(&page->lru, list);
1133                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1134                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1135                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1136                                 mt = migratetype;
1137                 }
1138                 set_page_private(page, mt);
1139                 list = &page->lru;
1140         }
1141         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143         return i;
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_NUMA
1147 /*
1148  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1149  * currently executing processor on remote nodes after they have
1150  * expired.
1151  *
1152  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1153  * a single processor.
1154  */
1155 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1156 {
1157         unsigned long flags;
1158         int to_drain;
1159
1160         local_irq_save(flags);
1161         if (pcp->count >= pcp->batch)
1162                 to_drain = pcp->batch;
1163         else
1164                 to_drain = pcp->count;
1165         if (to_drain > 0) {
1166                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1167                 pcp->count -= to_drain;
1168         }
1169         local_irq_restore(flags);
1170 }
1171 #endif
1172
1173 /*
1174  * Drain pages of the indicated processor.
1175  *
1176  * The processor must either be the current processor and the
1177  * thread pinned to the current processor or a processor that
1178  * is not online.
1179  */
1180 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1181 {
1182         unsigned long flags;
1183         struct zone *zone;
1184
1185         for_each_populated_zone(zone) {
1186                 struct per_cpu_pageset *pset;
1187                 struct per_cpu_pages *pcp;
1188
1189                 local_irq_save(flags);
1190                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1191
1192                 pcp = &pset->pcp;
1193                 if (pcp->count) {
1194                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1195                         pcp->count = 0;
1196                 }
1197                 local_irq_restore(flags);
1198         }
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1203  */
1204 void drain_local_pages(void *arg)
1205 {
1206         drain_pages(smp_processor_id());
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1211  *
1212  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1213  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1214  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1215  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1216  * before the call to on_each_cpu_mask().
1217  */
1218 void drain_all_pages(void)
1219 {
1220         int cpu;
1221         struct per_cpu_pageset *pcp;
1222         struct zone *zone;
1223
1224         /*
1225          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1226          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1227          */
1228         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1229
1230         /*
1231          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1232          * as offline notification will cause the notified
1233          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1234          * disables preemption as part of its processing
1235          */
1236         for_each_online_cpu(cpu) {
1237                 bool has_pcps = false;
1238                 for_each_populated_zone(zone) {
1239                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1240                         if (pcp->pcp.count) {
1241                                 has_pcps = true;
1242                                 break;
1243                         }
1244                 }
1245                 if (has_pcps)
1246                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1247                 else
1248                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1249         }
1250         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1251 }
1252
1253 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1254
1255 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1256 {
1257         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1258         unsigned long flags;
1259         int order, t;
1260         struct list_head *curr;
1261
1262         if (!zone->spanned_pages)
1263                 return;
1264
1265         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1266
1267         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1268         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1269                 if (pfn_valid(pfn)) {
1270                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1271
1272                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1273                                 swsusp_unset_page_free(page);
1274                 }
1275
1276         for_each_migratetype_order(order, t) {
1277                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1278                         unsigned long i;
1279
1280                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1281                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1282                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1283                 }
1284         }
1285         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1286 }
1287 #endif /* CONFIG_PM */
1288
1289 /*
1290  * Free a 0-order page
1291  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1292  */
1293 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1294 {
1295         struct zone *zone = page_zone(page);
1296         struct per_cpu_pages *pcp;
1297         unsigned long flags;
1298         int migratetype;
1299         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1300
1301         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1302                 return;
1303
1304         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1305         set_page_private(page, migratetype);
1306         local_irq_save(flags);
1307         if (unlikely(wasMlocked))
1308                 free_page_mlock(page);
1309         __count_vm_event(PGFREE);
1310
1311         /*
1312          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1313          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1314          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1315          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1316          * excessively into the page allocator
1317          */
1318         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1319                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1320                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1321                         goto out;
1322                 }
1323                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1324         }
1325
1326         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1327         if (cold)
1328                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1329         else
1330                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1331         pcp->count++;
1332         if (pcp->count >= pcp->high) {
1333                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1334                 pcp->count -= pcp->batch;
1335         }
1336
1337 out:
1338         local_irq_restore(flags);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Free a list of 0-order pages
1343  */
1344 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1345 {
1346         struct page *page, *next;
1347
1348         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1349                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1350                 free_hot_cold_page(page, cold);
1351         }
1352 }
1353
1354 /*
1355  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1356  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1357  * Each sub-page must be freed individually.
1358  *
1359  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1360  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1361  */
1362 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1363 {
1364         int i;
1365
1366         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1367         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1368
1369 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1370         /*
1371          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1372          * otherwise free the whole shadow.
1373          */
1374         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1375                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1376 #endif
1377
1378         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1379                 set_page_refcounted(page + i);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1384  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1385  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1386  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1387  * are enabled.
1388  *
1389  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1390  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1391  */
1392 int split_free_page(struct page *page)
1393 {
1394         unsigned int order;
1395         unsigned long watermark;
1396         struct zone *zone;
1397
1398         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1399
1400         zone = page_zone(page);
1401         order = page_order(page);
1402
1403         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1404         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1405         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1406                 return 0;
1407
1408         /* Remove page from free list */
1409         list_del(&page->lru);
1410         zone->free_area[order].nr_free--;
1411         rmv_page_order(page);
1412         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1413
1414         /* Split into individual pages */
1415         set_page_refcounted(page);
1416         split_page(page, order);
1417
1418         if (order >= pageblock_order - 1) {
1419                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1420                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1421                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1422                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1423                                 set_pageblock_migratetype(page,
1424                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1425                 }
1426         }
1427
1428         return 1 << order;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1433  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1434  * or two.
1435  */
1436 static inline
1437 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1438                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1439                         int migratetype)
1440 {
1441         unsigned long flags;
1442         struct page *page;
1443         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1444
1445 again:
1446         if (likely(order == 0)) {
1447                 struct per_cpu_pages *pcp;
1448                 struct list_head *list;
1449
1450                 local_irq_save(flags);
1451                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1452                 list = &pcp->lists[migratetype];
1453                 if (list_empty(list)) {
1454                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1455                                         pcp->batch, list,
1456                                         migratetype, cold);
1457                         if (unlikely(list_empty(list)))
1458                                 goto failed;
1459                 }
1460
1461                 if (cold)
1462                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1463                 else
1464                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1465
1466                 list_del(&page->lru);
1467                 pcp->count--;
1468         } else {
1469                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1470                         /*
1471                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1472                          *
1473                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1474                          * properly detect and handle allocation failures.
1475                          *
1476                          * We most definitely don't want callers attempting to
1477                          * allocate greater than order-1 page units with
1478                          * __GFP_NOFAIL.
1479                          */
1480                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1481                 }
1482                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1483                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1484                 spin_unlock(&zone->lock);
1485                 if (!page)
1486                         goto failed;
1487                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1488         }
1489
1490         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1491         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1492         local_irq_restore(flags);
1493
1494         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1495         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1496                 goto again;
1497         return page;
1498
1499 failed:
1500         local_irq_restore(flags);
1501         return NULL;
1502 }
1503
1504 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1505 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1506 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1507 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1508 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1509
1510 /* Mask to get the watermark bits */
1511 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1512
1513 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1514 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1515 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1516 #define ALLOC_PFMEMALLOC        0x80 /* Caller has PF_MEMALLOC set */
1517
1518 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1519
1520 static struct {
1521         struct fault_attr attr;
1522
1523         u32 ignore_gfp_highmem;
1524         u32 ignore_gfp_wait;
1525         u32 min_order;
1526 } fail_page_alloc = {
1527         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1528         .ignore_gfp_wait = 1,
1529         .ignore_gfp_highmem = 1,
1530         .min_order = 1,
1531 };
1532
1533 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1534 {
1535         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1536 }
1537 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1538
1539 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1540 {
1541         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1542                 return false;
1543         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1544                 return false;
1545         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1546                 return false;
1547         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1548                 return false;
1549
1550         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1551 }
1552
1553 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1554
1555 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1556 {
1557         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1558         struct dentry *dir;
1559
1560         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1561                                         &fail_page_alloc.attr);
1562         if (IS_ERR(dir))
1563                 return PTR_ERR(dir);
1564
1565         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1566                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1567                 goto fail;
1568         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1569                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1570                 goto fail;
1571         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1572                                 &fail_page_alloc.min_order))
1573                 goto fail;
1574
1575         return 0;
1576 fail:
1577         debugfs_remove_recursive(dir);
1578
1579         return -ENOMEM;
1580 }
1581
1582 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1583
1584 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1585
1586 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1587
1588 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1589 {
1590         return false;
1591 }
1592
1593 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1594
1595 /*
1596  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1597  * of the allocation.
1598  */
1599 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1600                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1601 {
1602         /* free_pages my go negative - that's OK */
1603         long min = mark;
1604         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1605         int o;
1606
1607         free_pages -= (1 << order) - 1;
1608         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1609                 min -= min / 2;
1610         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1611                 min -= min / 4;
1612
1613         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1614                 return false;
1615         for (o = 0; o < order; o++) {
1616                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1617                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1618
1619                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1620                 min >>= 1;
1621
1622                 if (free_pages <= min)
1623                         return false;
1624         }
1625         return true;
1626 }
1627
1628 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1629 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1630 {
1631         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1632                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1633         return 0;
1634 }
1635 #else
1636 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1637 {
1638         return 0;
1639 }
1640 #endif
1641
1642 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1643                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1644 {
1645         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1646                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1647 }
1648
1649 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1650                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1651 {
1652         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1653
1654         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1655                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1656
1657         /*
1658          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1659          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1660          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1661          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1662          * reclaim path.
1663          */
1664         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1665         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1666                                                                 free_pages);
1667 }
1668
1669 #ifdef CONFIG_NUMA
1670 /*
1671  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1672  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1673  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1674  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1675  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1676  *
1677  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1678  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1679  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1680  *
1681  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1682  * nothing and returns NULL.
1683  *
1684  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1685  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1686  *
1687  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1688  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1689  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1690  * quickly as we can.
1691  */
1692 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1693 {
1694         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1695         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1696
1697         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1698         if (!zlc)
1699                 return NULL;
1700
1701         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1702                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1703                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1704         }
1705
1706         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1707                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1708                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1709         return allowednodes;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1714  * if it is worth looking at further for free memory:
1715  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1716  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1717  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1718  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1719  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1720  * else return false (zero) if it is not.
1721  *
1722  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1723  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1724  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1725  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1726  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1727  * into the second scan of the zonelist.
1728  *
1729  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1730  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1731  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1732  * unturned looking for a free page.
1733  */
1734 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1735                                                 nodemask_t *allowednodes)
1736 {
1737         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1738         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1739         int n;                          /* node that zone *z is on */
1740
1741         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1742         if (!zlc)
1743                 return 1;
1744
1745         i = z - zonelist->_zonerefs;
1746         n = zlc->z_to_n[i];
1747
1748         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1749         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1750 }
1751
1752 /*
1753  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1754  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1755  * from that zone don't waste time re-examining it.
1756  */
1757 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1758 {
1759         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1760         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1761
1762         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1763         if (!zlc)
1764                 return;
1765
1766         i = z - zonelist->_zonerefs;
1767
1768         set_bit(i, zlc->fullzones);
1769 }
1770
1771 /*
1772  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1773  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1774  */
1775 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1776 {
1777         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1778
1779         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1780         if (!zlc)
1781                 return;
1782
1783         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1784 }
1785
1786 #else   /* CONFIG_NUMA */
1787
1788 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1789 {
1790         return NULL;
1791 }
1792
1793 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1794                                 nodemask_t *allowednodes)
1795 {
1796         return 1;
1797 }
1798
1799 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1800 {
1801 }
1802
1803 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1804 {
1805 }
1806 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1807
1808 /*
1809  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1810  * a page.
1811  */
1812 static struct page *
1813 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1814                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1815                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1816 {
1817         struct zoneref *z;
1818         struct page *page = NULL;
1819         int classzone_idx;
1820         struct zone *zone;
1821         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1822         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1823         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1824
1825         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1826 zonelist_scan:
1827         /*
1828          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1829          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1830          */
1831         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1832                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1833                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1834                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1835                                 continue;
1836                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1837                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1838                                 continue;
1839                 /*
1840                  * When allocating a page cache page for writing, we
1841                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1842                  * limit, such that no single zone holds more than its
1843                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1844                  * The dirty limits take into account the zone's
1845                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1846                  * should be able to balance it without having to
1847                  * write pages from its LRU list.
1848                  *
1849                  * This may look like it could increase pressure on
1850                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1851                  * before they are full.  But the pages that do spill
1852                  * over are limited as the lower zones are protected
1853                  * by this very same mechanism.  It should not become
1854                  * a practical burden to them.
1855                  *
1856                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1857                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1858                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1859                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1860                  * zones are together not big enough to reach the
1861                  * global limit.  The proper fix for these situations
1862                  * will require awareness of zones in the
1863                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1864                  */
1865                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1866                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1867                         goto this_zone_full;
1868
1869                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1870                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1871                         unsigned long mark;
1872                         int ret;
1873
1874                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1875                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1876                                     classzone_idx, alloc_flags))
1877                                 goto try_this_zone;
1878
1879                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1880                                 /*
1881                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1882                                  * and before considering the first zone allowed
1883                                  * by the cpuset.
1884                                  */
1885                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1886                                 zlc_active = 1;
1887                                 did_zlc_setup = 1;
1888                         }
1889
1890                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1891                                 goto this_zone_full;
1892
1893                         /*
1894                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1895                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1896                          */
1897                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1898                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1899                                 continue;
1900
1901                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1902                         switch (ret) {
1903                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1904                                 /* did not scan */
1905                                 continue;
1906                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1907                                 /* scanned but unreclaimable */
1908                                 continue;
1909                         default:
1910                                 /* did we reclaim enough */
1911                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1912                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1913                                         goto this_zone_full;
1914                         }
1915                 }
1916
1917 try_this_zone:
1918                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1919                                                 gfp_mask, migratetype);
1920                 if (page)
1921                         break;
1922 this_zone_full:
1923                 if (NUMA_BUILD)
1924                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1925         }
1926
1927         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1928                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1929                 zlc_active = 0;
1930                 goto zonelist_scan;
1931         }
1932         return page;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1937  * meminfo in irq context.
1938  */
1939 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1940 {
1941         bool ret = false;
1942
1943 #if NODES_SHIFT > 8
1944         ret = in_interrupt();
1945 #endif
1946         return ret;
1947 }
1948
1949 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1950                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1951                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1952
1953 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1954 {
1955         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1956
1957         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1958             debug_guardpage_minorder() > 0)
1959                 return;
1960
1961         /*
1962          * This documents exceptions given to allocations in certain
1963          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1964          * of allowed nodes.
1965          */
1966         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1967                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1968                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1969                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1970         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1971                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1972
1973         if (fmt) {
1974                 struct va_format vaf;
1975                 va_list args;
1976
1977                 va_start(args, fmt);
1978
1979                 vaf.fmt = fmt;
1980                 vaf.va = &args;
1981
1982                 pr_warn("%pV", &vaf);
1983
1984                 va_end(args);
1985         }
1986
1987         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1988                 current->comm, order, gfp_mask);
1989
1990         dump_stack();
1991         if (!should_suppress_show_mem())
1992                 show_mem(filter);
1993 }
1994
1995 static inline int
1996 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1997                                 unsigned long did_some_progress,
1998                                 unsigned long pages_reclaimed)
1999 {
2000         /* Do not loop if specifically requested */
2001         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2002                 return 0;
2003
2004         /* Always retry if specifically requested */
2005         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2006                 return 1;
2007
2008         /*
2009          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2010          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2011          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2012          */
2013         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2014                 return 0;
2015
2016         /*
2017          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2018          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2019          * implementations.
2020          */
2021         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2022                 return 1;
2023
2024         /*
2025          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2026          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2027          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2028          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2029          * allocation still fails, we stop retrying.
2030          */
2031         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2032                 return 1;
2033
2034         return 0;
2035 }
2036
2037 static inline struct page *
2038 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2039         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2040         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2041         int migratetype)
2042 {
2043         struct page *page;
2044
2045         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2046         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2047                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2048                 return NULL;
2049         }
2050
2051         /*
2052          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2053          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2054          * we're still under heavy pressure.
2055          */
2056         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2057                 order, zonelist, high_zoneidx,
2058                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2059                 preferred_zone, migratetype);
2060         if (page)
2061                 goto out;
2062
2063         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2064                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2065                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2066                         goto out;
2067                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2068                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2069                         goto out;
2070                 /*
2071                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2072                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2073                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2074                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2075                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2076                  */
2077                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2078                         goto out;
2079         }
2080         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2081         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2082
2083 out:
2084         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2085         return page;
2086 }
2087
2088 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2089 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2090 static struct page *
2091 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2092         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2093         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2094         int migratetype, bool sync_migration,
2095         bool *deferred_compaction,
2096         unsigned long *did_some_progress)
2097 {
2098         struct page *page;
2099
2100         if (!order)
2101                 return NULL;
2102
2103         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2104                 *deferred_compaction = true;
2105                 return NULL;
2106         }
2107
2108         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2109         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2110                                                 nodemask, sync_migration);
2111         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2112         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2113
2114                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2115                 drain_pages(get_cpu());
2116                 put_cpu();
2117
2118                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2119                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2120                                 alloc_flags, preferred_zone,
2121                                 migratetype);
2122                 if (page) {
2123                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2124                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2125                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2126                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2127                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2128                         return page;
2129                 }
2130
2131                 /*
2132                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2133                  * The most likely reason is that pages exist,
2134                  * but not enough to satisfy watermarks.
2135                  */
2136                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2137
2138                 /*
2139                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2140                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2141                  */
2142                 if (sync_migration)
2143                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2144
2145                 cond_resched();
2146         }
2147
2148         return NULL;
2149 }
2150 #else
2151 static inline struct page *
2152 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2153         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2154         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2155         int migratetype, bool sync_migration,
2156         bool *deferred_compaction,
2157         unsigned long *did_some_progress)
2158 {
2159         return NULL;
2160 }
2161 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2162
2163 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2164 static int
2165 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2166                   nodemask_t *nodemask)
2167 {
2168         struct reclaim_state reclaim_state;
2169         int progress;
2170
2171         cond_resched();
2172
2173         /* We now go into synchronous reclaim */
2174         cpuset_memory_pressure_bump();
2175         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2176         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2177         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2178         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2179
2180         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2181
2182         current->reclaim_state = NULL;
2183         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2184         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2185
2186         cond_resched();
2187
2188         return progress;
2189 }
2190
2191 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2192 static inline struct page *
2193 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2194         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2195         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2196         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2197 {
2198         struct page *page = NULL;
2199         bool drained = false;
2200
2201         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2202                                                nodemask);
2203         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2204                 return NULL;
2205
2206         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2207         if (NUMA_BUILD)
2208                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2209
2210 retry:
2211         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2212                                         zonelist, high_zoneidx,
2213                                         alloc_flags, preferred_zone,
2214                                         migratetype);
2215
2216         /*
2217          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2218          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2219          */
2220         if (!page && !drained) {
2221                 drain_all_pages();
2222                 drained = true;
2223                 goto retry;
2224         }
2225
2226         return page;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2231  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2232  */
2233 static inline struct page *
2234 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2235         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2236         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2237         int migratetype)
2238 {
2239         struct page *page;
2240
2241         do {
2242                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2243                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2244                         preferred_zone, migratetype);
2245
2246                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2247                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2248         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2249
2250         return page;
2251 }
2252
2253 static inline
2254 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2255                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2256                                                 enum zone_type classzone_idx)
2257 {
2258         struct zoneref *z;
2259         struct zone *zone;
2260
2261         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2262                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2263 }
2264
2265 static inline int
2266 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2267 {
2268         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2269         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2270
2271         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2272         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2273
2274         /*
2275          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2276          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2277          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2278          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2279          */
2280         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2281
2282         if (!wait) {
2283                 /*
2284                  * Not worth trying to allocate harder for
2285                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2286                  */
2287                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2288                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2289                 /*
2290                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2291                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2292                  */
2293                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2294         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2295                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2296
2297         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2298                         unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))) {
2299                 alloc_flags |= ALLOC_PFMEMALLOC;
2300
2301                 if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) && !in_interrupt())
2302                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2303         }
2304
2305         return alloc_flags;
2306 }
2307
2308 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2309 {
2310         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_PFMEMALLOC);
2311 }
2312
2313 static inline struct page *
2314 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2315         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2316         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2317         int migratetype)
2318 {
2319         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2320         struct page *page = NULL;
2321         int alloc_flags;
2322         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2323         unsigned long did_some_progress;
2324         bool sync_migration = false;
2325         bool deferred_compaction = false;
2326
2327         /*
2328          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2329          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2330          * be using allocators in order of preference for an area that is
2331          * too large.
2332          */
2333         if (order >= MAX_ORDER) {
2334                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2335                 return NULL;
2336         }
2337
2338         /*
2339          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2340          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2341          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2342          * using a larger set of nodes after it has established that the
2343          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2344          * over allocated.
2345          */
2346         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2347                 goto nopage;
2348
2349 restart:
2350         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2351                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2352                                                 zone_idx(preferred_zone));
2353
2354         /*
2355          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2356          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2357          * to how we want to proceed.
2358          */
2359         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2360
2361         /*
2362          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2363          * cpusets.
2364          */
2365         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2366                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2367                                         &preferred_zone);
2368
2369 rebalance:
2370         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2371         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2372                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2373                         preferred_zone, migratetype);
2374         if (page)
2375                 goto got_pg;
2376
2377         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2378         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2379                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2380                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2381                                 preferred_zone, migratetype);
2382                 if (page)
2383                         goto got_pg;
2384         }
2385
2386         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2387         if (!wait)
2388                 goto nopage;
2389
2390         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2391         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2392                 goto nopage;
2393
2394         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2395         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2396                 goto nopage;
2397
2398         /*
2399          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2400          * attempts after direct reclaim are synchronous
2401          */
2402         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2403                                         zonelist, high_zoneidx,
2404                                         nodemask,
2405                                         alloc_flags, preferred_zone,
2406                                         migratetype, sync_migration,
2407                                         &deferred_compaction,
2408                                         &did_some_progress);
2409         if (page)
2410                 goto got_pg;
2411         sync_migration = true;
2412
2413         /*
2414          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2415          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2416          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2417          * allocation now instead of entering direct reclaim
2418          */
2419         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2420                 goto nopage;
2421
2422         /* Try direct reclaim and then allocating */
2423         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2424                                         zonelist, high_zoneidx,
2425                                         nodemask,
2426                                         alloc_flags, preferred_zone,
2427                                         migratetype, &did_some_progress);
2428         if (page)
2429                 goto got_pg;
2430
2431         /*
2432          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2433          * running out of options and have to consider going OOM
2434          */
2435         if (!did_some_progress) {
2436                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2437                         if (oom_killer_disabled)
2438                                 goto nopage;
2439                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2440                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2441                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2442                                 goto nopage;
2443                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2444                                         zonelist, high_zoneidx,
2445                                         nodemask, preferred_zone,
2446                                         migratetype);
2447                         if (page)
2448                                 goto got_pg;
2449
2450                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2451                                 /*
2452                                  * The oom killer is not called for high-order
2453                                  * allocations that may fail, so if no progress
2454                                  * is being made, there are no other options and
2455                                  * retrying is unlikely to help.
2456                                  */
2457                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2458                                         goto nopage;
2459                                 /*
2460                                  * The oom killer is not called for lowmem
2461                                  * allocations to prevent needlessly killing
2462                                  * innocent tasks.
2463                                  */
2464                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2465                                         goto nopage;
2466                         }
2467
2468                         goto restart;
2469                 }
2470         }
2471
2472         /* Check if we should retry the allocation */
2473         pages_reclaimed += did_some_progress;
2474         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2475                                                 pages_reclaimed)) {
2476                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2477                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2478                 goto rebalance;
2479         } else {
2480                 /*
2481                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2482                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2483                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2484                  */
2485                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2486                                         zonelist, high_zoneidx,
2487                                         nodemask,
2488                                         alloc_flags, preferred_zone,
2489                                         migratetype, sync_migration,
2490                                         &deferred_compaction,
2491                                         &did_some_progress);
2492                 if (page)
2493                         goto got_pg;
2494         }
2495
2496 nopage:
2497         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2498         return page;
2499 got_pg:
2500         /*
2501          * page->pfmemalloc is set when the caller had PFMEMALLOC set or is
2502          * been OOM killed. The expectation is that the caller is taking
2503          * steps that will free more memory. The caller should avoid the
2504          * page being used for !PFMEMALLOC purposes.
2505          */
2506         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_PFMEMALLOC);
2507
2508         if (kmemcheck_enabled)
2509                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2510
2511         return page;
2512 }
2513
2514 /*
2515  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2516  */
2517 struct page *
2518 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2519                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2520 {
2521         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2522         struct zone *preferred_zone;
2523         struct page *page = NULL;
2524         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2525         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2526
2527         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2528
2529         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2530
2531         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2532
2533         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2534                 return NULL;
2535
2536         /*
2537          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2538          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2539          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2540          */
2541         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2542                 return NULL;
2543
2544 retry_cpuset:
2545         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2546
2547         /* The preferred zone is used for statistics later */
2548         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2549                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2550                                 &preferred_zone);
2551         if (!preferred_zone)
2552                 goto out;
2553
2554         /* First allocation attempt */
2555         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2556                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2557                         preferred_zone, migratetype);
2558         if (unlikely(!page))
2559                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2560                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2561                                 preferred_zone, migratetype);
2562         else
2563                 page->pfmemalloc = false;
2564
2565         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2566
2567 out:
2568         /*
2569          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2570          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2571          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2572          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2573          */
2574         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2575                 goto retry_cpuset;
2576
2577         return page;
2578 }
2579 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2580
2581 /*
2582  * Common helper functions.
2583  */
2584 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2585 {
2586         struct page *page;
2587
2588         /*
2589          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2590          * a highmem page
2591          */
2592         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2593
2594         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2595         if (!page)
2596                 return 0;
2597         return (unsigned long) page_address(page);
2598 }
2599 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2600
2601 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2602 {
2603         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2604 }
2605 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2606
2607 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2608 {
2609         if (put_page_testzero(page)) {
2610                 if (order == 0)
2611                         free_hot_cold_page(page, 0);
2612                 else
2613                         __free_pages_ok(page, order);
2614         }
2615 }
2616
2617 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2618
2619 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2620 {
2621         if (addr != 0) {
2622                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2623                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2624         }
2625 }
2626
2627 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2628
2629 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2630 {
2631         if (addr) {
2632                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2633                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2634
2635                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2636                 while (used < alloc_end) {
2637                         free_page(used);
2638                         used += PAGE_SIZE;
2639                 }
2640         }
2641         return (void *)addr;
2642 }
2643
2644 /**
2645  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2646  * @size: the number of bytes to allocate
2647  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2648  *
2649  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2650  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2651  * allocate memory in power-of-two pages.
2652  *
2653  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2654  *
2655  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2656  */
2657 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2658 {
2659         unsigned int order = get_order(size);
2660         unsigned long addr;
2661
2662         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2663         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2664 }
2665 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2666
2667 /**
2668  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2669  *                         pages on a node.
2670  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2671  * @size: the number of bytes to allocate
2672  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2673  *
2674  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2675  * back.
2676  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2677  * but is not exact.
2678  */
2679 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2680 {
2681         unsigned order = get_order(size);
2682         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2683         if (!p)
2684                 return NULL;
2685         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2686 }
2687 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2688
2689 /**
2690  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2691  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2692  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2693  *
2694  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2695  */
2696 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2697 {
2698         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2699         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2700
2701         while (addr < end) {
2702                 free_page(addr);
2703                 addr += PAGE_SIZE;
2704         }
2705 }
2706 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2707
2708 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2709 {
2710         struct zoneref *z;
2711         struct zone *zone;
2712
2713         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2714         unsigned int sum = 0;
2715
2716         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2717
2718         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2719                 unsigned long size = zone->present_pages;
2720                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2721                 if (size > high)
2722                         sum += size - high;
2723         }
2724
2725         return sum;
2726 }
2727
2728 /*
2729  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2730  */
2731 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2732 {
2733         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2734 }
2735 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2736
2737 /*
2738  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2739  */
2740 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2741 {
2742         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2743 }
2744
2745 static inline void show_node(struct zone *zone)
2746 {
2747         if (NUMA_BUILD)
2748                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2749 }
2750
2751 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2752 {
2753         val->totalram = totalram_pages;
2754         val->sharedram = 0;
2755         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2756         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2757         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2758         val->freehigh = nr_free_highpages();
2759         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2760 }
2761
2762 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2763
2764 #ifdef CONFIG_NUMA
2765 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2766 {
2767         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2768
2769         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2770         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2771 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2772         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2773         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2774                         NR_FREE_PAGES);
2775 #else
2776         val->totalhigh = 0;
2777         val->freehigh = 0;
2778 #endif
2779         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2780 }
2781 #endif
2782
2783 /*
2784  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2785  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2786  */
2787 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2788 {
2789         bool ret = false;
2790         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2791
2792         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2793                 goto out;
2794
2795         do {
2796                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2797                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2798         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2799 out:
2800         return ret;
2801 }
2802
2803 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2804
2805 /*
2806  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2807  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2808  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2809  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2810  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2811  */
2812 void show_free_areas(unsigned int filter)
2813 {
2814         int cpu;
2815         struct zone *zone;
2816
2817         for_each_populated_zone(zone) {
2818                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2819                         continue;
2820                 show_node(zone);
2821                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2822
2823                 for_each_online_cpu(cpu) {
2824                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2825
2826                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2827
2828                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2829                                cpu, pageset->pcp.high,
2830                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2831                 }
2832         }
2833
2834         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2835                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2836                 " unevictable:%lu"
2837                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2838                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2839                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2840                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2841                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2842                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2843                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2844                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2845                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2846                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2847                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2848                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2849                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2850                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2851                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2852                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2853                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2854                 global_page_state(NR_SHMEM),
2855                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2856                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2857
2858         for_each_populated_zone(zone) {
2859                 int i;
2860
2861                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2862                         continue;
2863                 show_node(zone);
2864                 printk("%s"
2865                         " free:%lukB"
2866                         " min:%lukB"
2867                         " low:%lukB"
2868                         " high:%lukB"
2869                         " active_anon:%lukB"
2870                         " inactive_anon:%lukB"
2871                         " active_file:%lukB"
2872                         " inactive_file:%lukB"
2873                         " unevictable:%lukB"
2874                         " isolated(anon):%lukB"
2875                         " isolated(file):%lukB"
2876                         " present:%lukB"
2877                         " mlocked:%lukB"
2878                         " dirty:%lukB"
2879                         " writeback:%lukB"
2880                         " mapped:%lukB"
2881                         " shmem:%lukB"
2882                         " slab_reclaimable:%lukB"
2883                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2884                         " kernel_stack:%lukB"
2885                         " pagetables:%lukB"
2886                         " unstable:%lukB"
2887                         " bounce:%lukB"
2888                         " writeback_tmp:%lukB"
2889                         " pages_scanned:%lu"
2890                         " all_unreclaimable? %s"
2891                         "\n",
2892                         zone->name,
2893                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2894                         K(min_wmark_pages(zone)),
2895                         K(low_wmark_pages(zone)),
2896                         K(high_wmark_pages(zone)),
2897                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2898                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2899                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2900                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2901                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2902                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2903                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2904                         K(zone->present_pages),
2905                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2906                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2907                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2908                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2909                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2910                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2911                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2912                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2913                                 THREAD_SIZE / 1024,
2914                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2915                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2916                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2917                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2918                         zone->pages_scanned,
2919                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2920                         );
2921                 printk("lowmem_reserve[]:");
2922                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2923                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2924                 printk("\n");
2925         }
2926
2927         for_each_populated_zone(zone) {
2928                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2929
2930                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2931                         continue;
2932                 show_node(zone);
2933                 printk("%s: ", zone->name);
2934
2935                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2936                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2937                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2938                         total += nr[order] << order;
2939                 }
2940                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2941                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2942                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2943                 printk("= %lukB\n", K(total));
2944         }
2945
2946         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2947
2948         show_swap_cache_info();
2949 }
2950
2951 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2952 {
2953         zoneref->zone = zone;
2954         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2955 }
2956
2957 /*
2958  * Builds allocation fallback zone lists.
2959  *
2960  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2961  */
2962 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2963                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2964 {
2965         struct zone *zone;
2966
2967         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2968         zone_type++;
2969
2970         do {
2971                 zone_type--;
2972                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2973                 if (populated_zone(zone)) {
2974                         zoneref_set_zone(zone,
2975                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2976                         check_highest_zone(zone_type);
2977                 }
2978
2979         } while (zone_type);
2980         return nr_zones;
2981 }
2982
2983
2984 /*
2985  *  zonelist_order:
2986  *  0 = automatic detection of better ordering.
2987  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2988  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2989  *
2990  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2991  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2992  */
2993 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2994 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2995 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2996
2997 /* zonelist order in the kernel.
2998  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2999  */
3000 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3001 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3002
3003
3004 #ifdef CONFIG_NUMA
3005 /* The value user specified ....changed by config */
3006 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3007 /* string for sysctl */
3008 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3009 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3010
3011 /*
3012  * interface for configure zonelist ordering.
3013  * command line option "numa_zonelist_order"
3014  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3015  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3016  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3017  */
3018
3019 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3020 {
3021         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3022                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3023         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3024                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3025         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3026                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3027         } else {
3028                 printk(KERN_WARNING
3029                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3030                         "%s\n", s);
3031                 return -EINVAL;
3032         }
3033         return 0;
3034 }
3035
3036 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3037 {
3038         int ret;
3039
3040         if (!s)
3041                 return 0;
3042
3043         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3044         if (ret == 0)
3045                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3046
3047         return ret;
3048 }
3049 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3050
3051 /*
3052  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3053  */
3054 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3055                 void __user *buffer, size_t *length,
3056                 loff_t *ppos)
3057 {
3058         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3059         int ret;
3060         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3061
3062         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3063         if (write)
3064                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3065         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3066         if (ret)
3067                 goto out;
3068         if (write) {
3069                 int oldval = user_zonelist_order;
3070                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3071                         /*
3072                          * bogus value.  restore saved string
3073                          */
3074                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3075                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3076                         user_zonelist_order = oldval;
3077                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3078                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3079                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3080                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3081                 }
3082         }
3083 out:
3084         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3085         return ret;
3086 }
3087
3088
3089 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3090 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3091
3092 /**
3093  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3094  * @node: node whose fallback list we're appending
3095  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3096  *
3097  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3098  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3099  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3100  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3101  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3102  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3103  * on them otherwise.
3104  * It returns -1 if no node is found.
3105  */
3106 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3107 {
3108         int n, val;
3109         int min_val = INT_MAX;
3110         int best_node = -1;
3111         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3112
3113         /* Use the local node if we haven't already */
3114         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3115                 node_set(node, *used_node_mask);
3116                 return node;
3117         }
3118
3119         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3120
3121                 /* Don't want a node to appear more than once */
3122                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3123                         continue;
3124
3125                 /* Use the distance array to find the distance */
3126                 val = node_distance(node, n);
3127
3128                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3129                 val += (n < node);
3130
3131                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3132                 tmp = cpumask_of_node(n);
3133                 if (!cpumask_empty(tmp))
3134                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3135
3136                 /* Slight preference for less loaded node */
3137                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3138                 val += node_load[n];
3139
3140                 if (val < min_val) {
3141                         min_val = val;
3142                         best_node = n;
3143                 }
3144         }
3145
3146         if (best_node >= 0)
3147                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3148
3149         return best_node;
3150 }
3151
3152
3153 /*
3154  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3155  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3156  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3157  */
3158 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3159 {
3160         int j;
3161         struct zonelist *zonelist;
3162
3163         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3164         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3165                 ;
3166         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3167                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3168         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3169         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3170 }
3171
3172 /*
3173  * Build gfp_thisnode zonelists
3174  */
3175 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3176 {
3177         int j;
3178         struct zonelist *zonelist;
3179
3180         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3181         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3182         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3183         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3184 }
3185
3186 /*
3187  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3188  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3189  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3190  * may still exist in local DMA zone.
3191  */
3192 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3193
3194 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3195 {
3196         int pos, j, node;
3197         int zone_type;          /* needs to be signed */
3198         struct zone *z;
3199         struct zonelist *zonelist;
3200
3201         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3202         pos = 0;
3203         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3204                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3205                         node = node_order[j];
3206                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3207                         if (populated_zone(z)) {
3208                                 zoneref_set_zone(z,
3209                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3210                                 check_highest_zone(zone_type);
3211                         }
3212                 }
3213         }
3214         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3215         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3216 }
3217
3218 static int default_zonelist_order(void)
3219 {
3220         int nid, zone_type;
3221         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3222         struct zone *z;
3223         int average_size;
3224         /*
3225          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3226          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3227          * into OOM very easily.
3228          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3229          */
3230         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3231         low_kmem_size = 0;
3232         total_size = 0;
3233         for_each_online_node(nid) {
3234                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3235                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3236                         if (populated_zone(z)) {
3237                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3238                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3239                                 total_size += z->present_pages;
3240                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3241                                 /*
3242                                  * If any node has only lowmem, then node order
3243                                  * is preferred to allow kernel allocations
3244                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3245                                  * on other nodes when there is an abundance of
3246                                  * lowmem available to allocate from.
3247                                  */
3248                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3249                         }
3250                 }
3251         }
3252         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3253             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3254                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3255         /*
3256          * look into each node's config.
3257          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3258          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3259          */
3260         average_size = total_size /
3261                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3262         for_each_online_node(nid) {
3263                 low_kmem_size = 0;
3264                 total_size = 0;
3265                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3266                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3267                         if (populated_zone(z)) {
3268                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3269                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3270                                 total_size += z->present_pages;
3271                         }
3272                 }
3273                 if (low_kmem_size &&
3274                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3275                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3276                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3277         }
3278         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3279 }
3280
3281 static void set_zonelist_order(void)
3282 {
3283         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3284                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3285         else
3286                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3287 }
3288
3289 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3290 {
3291         int j, node, load;
3292         enum zone_type i;
3293         nodemask_t used_mask;
3294         int local_node, prev_node;
3295         struct zonelist *zonelist;
3296         int order = current_zonelist_order;
3297
3298         /* initialize zonelists */
3299         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3300                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3301                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3302                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3303         }
3304
3305         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3306         local_node = pgdat->node_id;
3307         load = nr_online_nodes;
3308         prev_node = local_node;
3309         nodes_clear(used_mask);
3310
3311         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3312         j = 0;
3313
3314         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3315                 int distance = node_distance(local_node, node);
3316
3317                 /*
3318                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3319                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3320                  */
3321                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3322                         zone_reclaim_mode = 1;
3323
3324                 /*
3325                  * We don't want to pressure a particular node.
3326                  * So adding penalty to the first node in same
3327                  * distance group to make it round-robin.
3328                  */
3329                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3330                         node_load[node] = load;
3331
3332                 prev_node = node;
3333                 load--;
3334                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3335                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3336                 else
3337                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3338         }
3339
3340         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3341                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3342                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3343         }
3344
3345         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3346 }
3347
3348 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3349 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3350 {
3351         struct zonelist *zonelist;
3352         struct zonelist_cache *zlc;
3353         struct zoneref *z;
3354
3355         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3356         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3357         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3358         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3359                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3360 }
3361
3362 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3363 /*
3364  * Return node id of node used for "local" allocations.
3365  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3366  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3367  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3368  */
3369 int local_memory_node(int node)
3370 {
3371         struct zone *zone;
3372
3373         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3374                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3375                                    NULL,
3376                                    &zone);
3377         return zone->node;
3378 }
3379 #endif
3380
3381 #else   /* CONFIG_NUMA */
3382
3383 static void set_zonelist_order(void)
3384 {
3385         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3386 }
3387
3388 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3389 {
3390         int node, local_node;
3391         enum zone_type j;
3392         struct zonelist *zonelist;
3393
3394         local_node = pgdat->node_id;
3395
3396         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3397         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3398
3399         /*
3400          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3401          * of all the other nodes.
3402          * We don't want to pressure a particular node, so when
3403          * building the zones for node N, we make sure that the
3404          * zones coming right after the local ones are those from
3405          * node N+1 (modulo N)
3406          */
3407         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3408                 if (!node_online(node))
3409                         continue;
3410                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3411                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3412         }
3413         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3414                 if (!node_online(node))
3415                         continue;
3416                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3417                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3418         }
3419
3420         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3421         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3422 }
3423
3424 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3425 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3426 {
3427         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3428 }
3429
3430 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3431
3432 /*
3433  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3434  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3435  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3436  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3437  * with interrupts disabled.
3438  *
3439  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3440  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3441  * hotplugged processors.
3442  *
3443  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3444  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3445  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3446  */
3447 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3448 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3449 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3450
3451 /*
3452  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3453  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3454  */
3455 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3456
3457 /* return values int ....just for stop_machine() */
3458 static int __build_all_zonelists(void *data)
3459 {
3460         int nid;
3461         int cpu;
3462         pg_data_t *self = data;
3463
3464 #ifdef CONFIG_NUMA
3465         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3466 #endif
3467
3468         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3469                 build_zonelists(self);
3470                 build_zonelist_cache(self);
3471         }
3472
3473         for_each_online_node(nid) {
3474                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3475
3476                 build_zonelists(pgdat);
3477                 build_zonelist_cache(pgdat);
3478         }
3479
3480         /*
3481          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3482          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3483          * each zone will be allocated later when the per cpu
3484          * allocator is available.
3485          *
3486          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3487          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3488          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3489          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3490          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3491          * (a chicken-egg dilemma).
3492          */
3493         for_each_possible_cpu(cpu) {
3494                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3495
3496 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3497                 /*
3498                  * We now know the "local memory node" for each node--
3499                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3500                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3501                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3502                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3503                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3504                  */
3505                 if (cpu_online(cpu))
3506                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3507 #endif
3508         }
3509
3510         return 0;
3511 }
3512
3513 /*
3514  * Called with zonelists_mutex held always
3515  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3516  */
3517 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3518 {
3519         set_zonelist_order();
3520
3521         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3522                 __build_all_zonelists(NULL);
3523                 mminit_verify_zonelist();
3524                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3525         } else {
3526                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3527                    of zonelist */
3528 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3529                 if (zone)
3530                         setup_zone_pageset(zone);
3531 #endif
3532                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3533                 /* cpuset refresh routine should be here */
3534         }
3535         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3536         /*
3537          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3538          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3539          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3540          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3541          * disabled and enable it later
3542          */
3543         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3544                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3545         else
3546                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3547
3548         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3549                 "Total pages: %ld\n",
3550                         nr_online_nodes,
3551                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3552                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3553                         vm_total_pages);
3554 #ifdef CONFIG_NUMA
3555         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3556 #endif
3557 }
3558
3559 /*
3560  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3561  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3562  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3563  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3564  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3565  * conservative, even though it seems large.
3566  *
3567  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3568  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3569  */
3570 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3571
3572 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3573 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3574 {
3575         unsigned long size = 1;
3576
3577         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3578
3579         while (size < pages)
3580                 size <<= 1;
3581
3582         /*
3583          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3584          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3585          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3586          */
3587         size = min(size, 4096UL);
3588
3589         return max(size, 4UL);
3590 }
3591 #else
3592 /*
3593  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3594  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3595  *
3596  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3597  *
3598  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3599  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3600  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3601  *
3602  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3603  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3604  *
3605  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3606  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3607  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3608  */
3609 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3610 {
3611         return 4096UL;
3612 }
3613 #endif
3614
3615 /*
3616  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3617  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3618  * hash function before the remainder is taken.
3619  */
3620 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3621 {
3622         return ffz(~size);
3623 }
3624
3625 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3626
3627 /*
3628  * Check if a pageblock contains reserved pages
3629  */
3630 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3631 {
3632         unsigned long pfn;
3633
3634         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3635                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3636                         return 1;
3637         }
3638         return 0;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3643  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3644  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3645  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3646  * blocks as reclaim kicks in
3647  */
3648 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3649 {
3650         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3651         struct page *page;
3652         unsigned long block_migratetype;
3653         int reserve;
3654
3655         /*
3656          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3657          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3658          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3659          * the block.
3660          */
3661         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3662         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3663         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3664         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3665                                                         pageblock_order;
3666
3667         /*
3668          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3669          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3670          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3671          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3672          * future allocation of hugepages at runtime.
3673          */
3674         reserve = min(2, reserve);
3675
3676         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3677                 if (!pfn_valid(pfn))
3678                         continue;
3679                 page = pfn_to_page(pfn);
3680
3681                 /* Watch out for overlapping nodes */
3682                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3683                         continue;
3684
3685                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3686
3687                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3688                 if (reserve > 0) {
3689                         /*
3690                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3691                          * them.
3692                          */
3693                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3694                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3695                                 continue;
3696
3697                         /* If this block is reserved, account for it */
3698                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3699                                 reserve--;
3700                                 continue;
3701                         }
3702
3703                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3704                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3705                                 set_pageblock_migratetype(page,
3706                                                         MIGRATE_RESERVE);
3707                                 move_freepages_block(zone, page,
3708                                                         MIGRATE_RESERVE);
3709                                 reserve--;
3710                                 continue;
3711                         }
3712                 }
3713
3714                 /*
3715                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3716                  * take it back
3717                  */
3718                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3719                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3720                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3721                 }
3722         }
3723 }
3724
3725 /*
3726  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3727  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3728  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3729  */
3730 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3731                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3732 {
3733         struct page *page;
3734         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3735         unsigned long pfn;
3736         struct zone *z;
3737
3738         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3739                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3740
3741         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3742         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3743                 /*
3744                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3745                  * handed to this function.  They do not
3746                  * exist on hotplugged memory.
3747                  */
3748                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3749                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3750                                 continue;
3751                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3752                                 continue;
3753                 }
3754                 page = pfn_to_page(pfn);
3755                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3756                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3757                 init_page_count(page);
3758                 reset_page_mapcount(page);
3759                 SetPageReserved(page);
3760                 /*
3761                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3762                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3763                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3764                  * the address space during boot when many long-lived
3765                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3766                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3767                  * setup_zone_migrate_reserve()
3768                  *
3769                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3770                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3771                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3772                  * pfn out of zone.
3773                  */
3774                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3775                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3776                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3777                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3778
3779                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3780 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3781                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3782                 if (!is_highmem_idx(zone))
3783                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3784 #endif
3785         }
3786 }
3787
3788 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3789 {
3790         int order, t;
3791         for_each_migratetype_order(order, t) {
3792                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3793                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3794         }
3795 }
3796
3797 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3798 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3799         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3800 #endif
3801
3802 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3803 {
3804 #ifdef CONFIG_MMU
3805         int batch;
3806
3807         /*
3808          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3809          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3810          *
3811          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3812          */
3813         batch = zone->present_pages / 1024;
3814         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3815                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3816         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3817         if (batch < 1)
3818                 batch = 1;
3819
3820         /*
3821          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3822          * of 2 value was found to be more likely to have
3823          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3824          *
3825          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3826          * batches of pages, one task can end up with a lot
3827          * of pages of one half of the possible page colors
3828          * and the other with pages of the other colors.
3829          */
3830         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3831
3832         return batch;
3833
3834 #else
3835         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3836          * conditions.
3837          *
3838          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3839          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3840          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3841          *
3842          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3843          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3844          * can be a significant delay between the individual batches being
3845          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3846          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3847          */
3848         return 0;
3849 #endif
3850 }
3851
3852 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3853 {
3854         struct per_cpu_pages *pcp;
3855         int migratetype;
3856
3857         memset(p, 0, sizeof(*p));
3858
3859         pcp = &p->pcp;
3860         pcp->count = 0;
3861         pcp->high = 6 * batch;
3862         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3863         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3864                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3865 }
3866
3867 /*
3868  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3869  * to the value high for the pageset p.
3870  */
3871
3872 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3873                                 unsigned long high)
3874 {
3875         struct per_cpu_pages *pcp;
3876
3877         pcp = &p->pcp;
3878         pcp->high = high;
3879         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3880         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3881                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3882 }
3883
3884 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3885 {
3886         int cpu;
3887
3888         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3889
3890         for_each_possible_cpu(cpu) {
3891                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3892
3893                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3894
3895                 if (percpu_pagelist_fraction)
3896                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3897                                 (zone->present_pages /
3898                                         percpu_pagelist_fraction));
3899         }
3900 }
3901
3902 /*
3903  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3904  * Before this call only boot pagesets were available.
3905  */
3906 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3907 {
3908         struct zone *zone;
3909
3910         for_each_populated_zone(zone)
3911                 setup_zone_pageset(zone);
3912 }
3913
3914 static noinline __init_refok
3915 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3916 {
3917         int i;
3918         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3919         size_t alloc_size;
3920
3921         /*
3922          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3923          * per zone.
3924          */
3925         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3926                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3927         zone->wait_table_bits =
3928                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3929         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3930                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3931
3932         if (!slab_is_available()) {
3933                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3934                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3935         } else {
3936                 /*
3937                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3938                  * via memory hot-add.
3939                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3940                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3941                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3942                  * node itself as well.
3943                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3944                  * necessary.
3945                  */
3946                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3947         }
3948         if (!zone->wait_table)
3949                 return -ENOMEM;
3950
3951         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3952                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3953
3954         return 0;
3955 }
3956
3957 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3958 {
3959         /*
3960          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3961          * relies on the ability of the linker to provide the
3962          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3963          */
3964         zone->pageset = &boot_pageset;
3965
3966         if (zone->present_pages)
3967                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3968                         zone->name, zone->present_pages,
3969                                          zone_batchsize(zone));
3970 }
3971
3972 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3973                                         unsigned long zone_start_pfn,
3974                                         unsigned long size,
3975                                         enum memmap_context context)
3976 {
3977         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3978         int ret;
3979         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3980         if (ret)
3981                 return ret;
3982         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3983
3984         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3985
3986         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3987                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3988                         pgdat->node_id,
3989                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3990                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3991
3992         zone_init_free_lists(zone);
3993
3994         return 0;
3995 }
3996
3997 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3998 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3999 /*
4000  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4001  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4002  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4003  * alternative
4004  */
4005 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4006 {
4007         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4008         int i, nid;
4009
4010         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4011                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4012                         return nid;
4013         /* This is a memory hole */
4014         return -1;
4015 }
4016 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4017
4018 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4019 {
4020         int nid;
4021
4022         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4023         if (nid >= 0)
4024                 return nid;
4025         /* just returns 0 */
4026         return 0;
4027 }
4028
4029 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4030 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4031 {
4032         int nid;
4033
4034         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4035         if (nid >= 0 && nid != node)
4036                 return false;
4037         return true;
4038 }
4039 #endif
4040
4041 /**
4042  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4043  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4044  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4045  *
4046  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4047  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4048  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4049  */
4050 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4051 {
4052         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4053         int i, this_nid;
4054
4055         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4056                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4057                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4058
4059                 if (start_pfn < end_pfn)
4060                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4061                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4062                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4063         }
4064 }
4065
4066 /**
4067  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4068  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4069  *
4070  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4071  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4072  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4073  */
4074 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4075 {
4076         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4077         int i, this_nid;
4078
4079         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4080                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4081 }
4082
4083 /**
4084  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4085  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4086  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4087  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4088  *
4089  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4090  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4091  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4092  * PFNs will be 0.
4093  */
4094 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4095                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4096 {
4097         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4098         int i;
4099
4100         *start_pfn = -1UL;
4101         *end_pfn = 0;
4102
4103         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4104                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4105                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4106         }
4107
4108         if (*start_pfn == -1UL)
4109                 *start_pfn = 0;
4110 }
4111
4112 /*
4113  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4114  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4115  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4116  */
4117 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4118 {
4119         int zone_index;
4120         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4121                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4122                         continue;
4123
4124                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4125                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4126                         break;
4127         }
4128
4129         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4130         movable_zone = zone_index;
4131 }
4132
4133 /*
4134  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4135  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4136  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4137  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4138  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4139  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4140  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4141  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4142  */
4143 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4144                                         unsigned long zone_type,
4145                                         unsigned long node_start_pfn,
4146                                         unsigned long node_end_pfn,
4147                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4148                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4149 {
4150         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4151         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4152                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4153                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4154                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4155                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4156                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4157
4158                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4159                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4160                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4161                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4162
4163                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4164                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4165                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4166         }
4167 }
4168
4169 /*
4170  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4171  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4172  */
4173 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4174                                         unsigned long zone_type,
4175                                         unsigned long *ignored)
4176 {
4177         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4178         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4179
4180         /* Get the start and end of the node and zone */
4181         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4182         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4183         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4184         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4185                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4186                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4187
4188         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4189         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4190                 return 0;
4191
4192         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4193         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4194         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4195
4196         /* Return the spanned pages */
4197         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4198 }
4199
4200 /*
4201  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4202  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4203  */
4204 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4205                                 unsigned long range_start_pfn,
4206                                 unsigned long range_end_pfn)
4207 {
4208         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4209         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4210         int i;
4211
4212         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4213                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4214                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4215                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4216         }
4217         return nr_absent;
4218 }
4219
4220 /**
4221  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4222  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4223  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4224  *
4225  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4226  */
4227 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4228                                                         unsigned long end_pfn)
4229 {
4230         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4231 }
4232
4233 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4234 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4235                                         unsigned long zone_type,
4236                                         unsigned long *ignored)
4237 {
4238         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4239         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4240         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4241         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4242
4243         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4244         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4245         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4246
4247         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4248                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4249                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4250         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4251 }
4252
4253 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4254 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4255                                         unsigned long zone_type,
4256                                         unsigned long *zones_size)
4257 {
4258         return zones_size[zone_type];
4259 }
4260
4261 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4262                                                 unsigned long zone_type,
4263                                                 unsigned long *zholes_size)
4264 {
4265         if (!zholes_size)
4266                 return 0;
4267
4268         return zholes_size[zone_type];
4269 }
4270
4271 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4272
4273 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4274                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4275 {
4276         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4277         enum zone_type i;
4278
4279         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4280                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4281                                                                 zones_size);
4282         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4283
4284         realtotalpages = totalpages;
4285         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4286                 realtotalpages -=
4287                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4288                                                                 zholes_size);
4289         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4290         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4291                                                         realtotalpages);
4292 }
4293
4294 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4295 /*
4296  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4297  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4298  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4299  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4300  * bytes.
4301  */
4302 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4303 {
4304         unsigned long usemapsize;
4305
4306         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4307         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4308         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4309         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4310
4311         return usemapsize / 8;
4312 }
4313
4314 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4315                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4316 {
4317         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4318         zone->pageblock_flags = NULL;
4319         if (usemapsize)
4320                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4321                                                                    usemapsize);
4322 }
4323 #else
4324 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4325                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4326 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4327
4328 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4329
4330 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4331 void __init set_pageblock_order(void)
4332 {
4333         unsigned int order;
4334
4335         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4336         if (pageblock_order)
4337                 return;
4338
4339         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4340                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4341         else
4342                 order = MAX_ORDER - 1;
4343
4344         /*
4345          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4346          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4347          * powerpc.
4348          */
4349         pageblock_order = order;
4350 }
4351 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4352
4353 /*
4354  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4355  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4356  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4357  * the kernel config
4358  */
4359 void __init set_pageblock_order(void)
4360 {
4361 }
4362
4363 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4364
4365 /*
4366  * Set up the zone data structures:
4367  *   - mark all pages reserved
4368  *   - mark all memory queues empty
4369  *   - clear the memory bitmaps
4370  */
4371 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4372                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4373 {
4374         enum zone_type j;
4375         int nid = pgdat->node_id;
4376         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4377         int ret;
4378
4379         pgdat_resize_init(pgdat);
4380         pgdat->nr_zones = 0;
4381         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4382         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4383         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4384
4385         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4386                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4387                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4388
4389                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4390                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4391                                                                 zholes_size);
4392
4393                 /*
4394                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4395                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4396                  * and per-cpu initialisations
4397                  */
4398                 memmap_pages =
4399                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4400                 if (realsize >= memmap_pages) {
4401                         realsize -= memmap_pages;
4402                         if (memmap_pages)
4403                                 printk(KERN_DEBUG
4404                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4405                                        zone_names[j], memmap_pages);
4406                 } else
4407                         printk(KERN_WARNING
4408                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4409                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4410
4411                 /* Account for reserved pages */
4412                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4413                         realsize -= dma_reserve;
4414                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4415                                         zone_names[0], dma_reserve);
4416                 }
4417
4418                 if (!is_highmem_idx(j))
4419                         nr_kernel_pages += realsize;
4420                 nr_all_pages += realsize;
4421
4422                 zone->spanned_pages = size;
4423                 zone->present_pages = realsize;
4424 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4425                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4426                                                 zone->spanned_pages;
4427                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4428 #endif
4429 #ifdef CONFIG_NUMA
4430                 zone->node = nid;
4431                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4432                                                 / 100;
4433                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4434 #endif
4435                 zone->name = zone_names[j];
4436                 spin_lock_init(&zone->lock);
4437                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4438                 zone_seqlock_init(zone);
4439                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4440
4441                 zone_pcp_init(zone);
4442                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4443                 zap_zone_vm_stats(zone);
4444                 zone->flags = 0;
4445 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4446                 zone->nr_pageblock_isolate = 0;
4447 #endif
4448                 if (!size)
4449                         continue;
4450
4451                 set_pageblock_order();
4452                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4453                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4454                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4455                 BUG_ON(ret);
4456                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4457                 zone_start_pfn += size;
4458         }
4459 }
4460
4461 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4462 {
4463         /* Skip empty nodes */
4464         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4465                 return;
4466
4467 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4468         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4469         if (!pgdat->node_mem_map) {
4470                 unsigned long size, start, end;
4471                 struct page *map;
4472
4473                 /*
4474                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4475                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4476                  * for the buddy allocator to function correctly.
4477                  */
4478                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4479                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4480                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4481                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4482                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4483                 if (!map)
4484                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4485                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4486         }
4487 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4488         /*
4489          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4490          */
4491         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4492                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4493 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4494                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4495                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4496 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4497         }
4498 #endif
4499 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4500 }
4501
4502 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4503                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4504 {
4505         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4506
4507         pgdat->node_id = nid;
4508         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4509         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4510
4511         alloc_node_mem_map(pgdat);
4512 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4513         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4514                 nid, (unsigned long)pgdat,
4515                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4516 #endif
4517
4518         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4519 }
4520
4521 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4522
4523 #if MAX_NUMNODES > 1
4524 /*
4525  * Figure out the number of possible node ids.
4526  */
4527 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4528 {
4529         unsigned int node;
4530         unsigned int highest = 0;
4531
4532         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4533                 highest = node;
4534         nr_node_ids = highest + 1;
4535 }
4536 #else
4537 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4538 {
4539 }
4540 #endif
4541
4542 /**
4543  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4544  *
4545  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4546  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4547  * all the nodes.
4548  *
4549  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4550  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4551  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4552  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4553  *
4554  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4555  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4556  * populated node map.
4557  *
4558  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4559  * requirement (single node).
4560  */
4561 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4562 {
4563         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4564         unsigned long start, end, mask;
4565         int last_nid = -1;
4566         int i, nid;
4567
4568         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4569                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4570                         last_nid = nid;
4571                         last_end = end;
4572                         continue;
4573                 }
4574
4575                 /*
4576                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4577                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4578                  * too coarse to separate the current node from the last.
4579                  */
4580                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4581                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4582                         mask <<= 1;
4583
4584                 /* accumulate all internode masks */
4585                 accl_mask |= mask;
4586         }
4587
4588         /* convert mask to number of pages */
4589         return ~accl_mask + 1;
4590 }
4591
4592 /* Find the lowest pfn for a node */
4593 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4594 {
4595         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4596         unsigned long start_pfn;
4597         int i;
4598
4599         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4600                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4601
4602         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4603                 printk(KERN_WARNING
4604                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4605                 return 0;
4606         }
4607
4608         return min_pfn;
4609 }
4610
4611 /**
4612  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4613  *
4614  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4615  * add_active_range().
4616  */
4617 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4618 {
4619         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4620 }
4621
4622 /*
4623  * early_calculate_totalpages()
4624  * Sum pages in active regions for movable zone.
4625  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4626  */
4627 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4628 {
4629         unsigned long totalpages = 0;
4630         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4631         int i, nid;
4632
4633         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4634                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4635
4636                 totalpages += pages;
4637                 if (pages)
4638                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4639         }
4640         return totalpages;
4641 }
4642
4643 /*
4644  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4645  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4646  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4647  * others
4648  */
4649 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4650 {
4651         int i, nid;
4652         unsigned long usable_startpfn;
4653         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4654         /* save the state before borrow the nodemask */
4655         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4656         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4657         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4658
4659         /*
4660          * If movablecore was specified, calculate what size of
4661          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4662          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4663          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4664          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4665          * what movablecore would have allowed.
4666          */
4667         if (required_movablecore) {
4668                 unsigned long corepages;
4669
4670                 /*
4671                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4672                  * was requested by the user
4673                  */
4674                 required_movablecore =
4675                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4676                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4677
4678                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4679         }
4680
4681         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4682         if (!required_kernelcore)
4683                 goto out;
4684
4685         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4686         find_usable_zone_for_movable();
4687         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4688
4689 restart:
4690         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4691         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4692         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4693                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4694
4695                 /*
4696                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4697                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4698                  * amount of memory for the kernel
4699                  */
4700                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4701                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4702
4703                 /*
4704                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4705                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4706                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4707                  */
4708                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4709
4710                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4711                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4712                         unsigned long size_pages;
4713
4714                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4715                         if (start_pfn >= end_pfn)
4716                                 continue;
4717
4718                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4719                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4720                                 unsigned long kernel_pages;
4721                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4722                                                                 - start_pfn;
4723
4724                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4725                                                         kernelcore_remaining);
4726                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4727                                                         required_kernelcore);
4728
4729                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4730                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4731
4732                                         /*
4733                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4734                                          * that if we have to rebalance
4735                                          * kernelcore across nodes, we will
4736                                          * not double account here
4737                                          */
4738                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4739                                         continue;
4740                                 }
4741                                 start_pfn = usable_startpfn;
4742                         }
4743
4744                         /*
4745                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4746                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4747                          * number of pages used as kernelcore
4748                          */
4749                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4750                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4751                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4752                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4753
4754                         /*
4755                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4756                          * break if the kernelcore for this node has been
4757                          * satisified
4758                          */
4759                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4760                                                                 size_pages);
4761                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4762                         if (!kernelcore_remaining)
4763                                 break;
4764                 }
4765         }
4766
4767         /*
4768          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4769          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4770          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4771          * satisified
4772          */
4773         usable_nodes--;
4774         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4775                 goto restart;
4776
4777         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4778         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4779                 zone_movable_pfn[nid] =
4780                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4781
4782 out:
4783         /* restore the node_state */
4784         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4785 }
4786
4787 /* Any regular memory on that node ? */
4788 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4789 {
4790 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4791         enum zone_type zone_type;
4792
4793         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4794                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4795                 if (zone->present_pages) {
4796                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4797                         break;
4798                 }
4799         }
4800 #endif
4801 }
4802
4803 /**
4804  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4805  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4806  *
4807  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4808  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4809  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4810  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4811  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4812  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4813  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4814  * at arch_max_dma_pfn.
4815  */
4816 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4817 {
4818         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4819         int i, nid;
4820
4821         /* Record where the zone boundaries are */
4822         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4823                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4824         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4825                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4826         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4827         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4828         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4829                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4830                         continue;
4831                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4832                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4833                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4834                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4835         }
4836         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4837         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4838
4839         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4840         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4841         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4842
4843         /* Print out the zone ranges */
4844         printk("Zone ranges:\n");
4845         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4846                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4847                         continue;
4848                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4849                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4850                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4851                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4852                 else
4853                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4854                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4855                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4856                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4857         }
4858
4859         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4860         printk("Movable zone start for each node\n");
4861         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4862                 if (zone_movable_pfn[i])
4863                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4864                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4865         }
4866
4867         /* Print out the early_node_map[] */
4868         printk("Early memory node ranges\n");
4869         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4870                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4871                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4872
4873         /* Initialise every node */
4874         mminit_verify_pageflags_layout();
4875         setup_nr_node_ids();
4876         for_each_online_node(nid) {
4877                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4878                 free_area_init_node(nid, NULL,
4879                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4880
4881                 /* Any memory on that node */
4882                 if (pgdat->node_present_pages)
4883                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4884                 check_for_regular_memory(pgdat);
4885         }
4886 }
4887
4888 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4889 {
4890         unsigned long long coremem;
4891         if (!p)
4892                 return -EINVAL;
4893
4894         coremem = memparse(p, &p);
4895         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4896
4897         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4898         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4899
4900         return 0;
4901 }
4902
4903 /*
4904  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4905  * cannot be reclaimed or migrated.
4906  */
4907 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4908 {
4909         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4910 }
4911
4912 /*
4913  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4914  * can be reclaimed or migrated.
4915  */
4916 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4917 {
4918         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4919 }
4920
4921 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4922 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4923
4924 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4925
4926 /**
4927  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4928  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4929  *
4930  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4931  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4932  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4933  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4934  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4935  * smaller per-cpu batchsize.
4936  */
4937 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4938 {
4939         dma_reserve = new_dma_reserve;
4940 }
4941
4942 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4943 {
4944         free_area_init_node(0, zones_size,
4945                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4946 }
4947
4948 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4949                                  unsigned long action, void *hcpu)
4950 {
4951         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4952
4953         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4954                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4955                 drain_pages(cpu);
4956
4957                 /*
4958                  * Spill the event counters of the dead processor
4959                  * into the current processors event counters.
4960                  * This artificially elevates the count of the current
4961                  * processor.
4962                  */
4963                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4964
4965                 /*
4966                  * Zero the differential counters of the dead processor
4967                  * so that the vm statistics are consistent.
4968                  *
4969                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4970                  * race with what we are doing.
4971                  */
4972                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4973         }
4974         return NOTIFY_OK;
4975 }
4976
4977 void __init page_alloc_init(void)
4978 {
4979         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4980 }
4981
4982 /*
4983  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4984  *      or min_free_kbytes changes.
4985  */
4986 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4987 {
4988         struct pglist_data *pgdat;
4989         unsigned long reserve_pages = 0;
4990         enum zone_type i, j;
4991
4992         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4993                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4994                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4995                         unsigned long max = 0;
4996
4997                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4998                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4999                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5000                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5001                         }
5002
5003                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5004                         max += high_wmark_pages(zone);
5005
5006                         if (max > zone->present_pages)
5007                                 max = zone->present_pages;
5008                         reserve_pages += max;
5009                         /*
5010                          * Lowmem reserves are not available to
5011                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5012                          * kswapd tries to balance zones to their high
5013                          * watermark.  As a result, neither should be
5014                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5015                          * situation where reclaim has to clean pages
5016                          * in order to balance the zones.
5017                          */
5018                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5019                 }
5020         }
5021         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5022         totalreserve_pages = reserve_pages;
5023 }
5024
5025 /*
5026  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5027  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5028  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5029  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5030  */
5031 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5032 {
5033         struct pglist_data *pgdat;
5034         enum zone_type j, idx;
5035
5036         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5037                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5038                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5039                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5040
5041                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5042
5043                         idx = j;
5044                         while (idx) {
5045                                 struct zone *lower_zone;
5046
5047                                 idx--;
5048
5049                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5050                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5051
5052                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5053                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5054                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5055                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5056                         }
5057                 }
5058         }
5059
5060         /* update totalreserve_pages */
5061         calculate_totalreserve_pages();
5062 }
5063
5064 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5065 {
5066         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5067         unsigned long lowmem_pages = 0;
5068         struct zone *zone;
5069         unsigned long flags;
5070
5071         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5072         for_each_zone(zone) {
5073                 if (!is_highmem(zone))
5074                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5075         }
5076
5077         for_each_zone(zone) {
5078                 u64 tmp;
5079
5080                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5081                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5082                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5083                 if (is_highmem(zone)) {
5084                         /*
5085                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5086                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5087                          * value here.
5088                          *
5089                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5090                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5091                          * not be capped for highmem.
5092                          */
5093                         int min_pages;
5094
5095                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5096                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5097                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5098                         if (min_pages > 128)
5099                                 min_pages = 128;
5100                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5101                 } else {
5102                         /*
5103                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5104                          * proportionate to the zone's size.
5105                          */
5106                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5107                 }
5108
5109                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5110                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5111
5112                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5113                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5114                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5115
5116                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5117                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5118         }
5119
5120         /* update totalreserve_pages */
5121         calculate_totalreserve_pages();
5122 }
5123
5124 /**
5125  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5126  * or when memory is hot-{added|removed}
5127  *
5128  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5129  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5130  */
5131 void setup_per_zone_wmarks(void)
5132 {
5133         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5134         __setup_per_zone_wmarks();
5135         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5136 }
5137
5138 /*
5139  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5140  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5141  * to be referenced again before it is swapped out.
5142  *
5143  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5144  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5145  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5146  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5147  *
5148  * total     target    max
5149  * memory    ratio     inactive anon
5150  * -------------------------------------
5151  *   10MB       1         5MB
5152  *  100MB       1        50MB
5153  *    1GB       3       250MB
5154  *   10GB      10       0.9GB
5155  *  100GB      31         3GB
5156  *    1TB     101        10GB
5157  *   10TB     320        32GB
5158  */
5159 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5160 {
5161         unsigned int gb, ratio;
5162
5163         /* Zone size in gigabytes */
5164         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5165         if (gb)
5166                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5167         else
5168                 ratio = 1;
5169
5170         zone->inactive_ratio = ratio;
5171 }
5172
5173 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5174 {
5175         struct zone *zone;
5176
5177         for_each_zone(zone)
5178                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Initialise min_free_kbytes.
5183  *
5184  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5185  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5186  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5187  *
5188  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5189  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5190  *
5191  * which yields
5192  *
5193  * 16MB:        512k
5194  * 32MB:        724k
5195  * 64MB:        1024k
5196  * 128MB:       1448k
5197  * 256MB:       2048k
5198  * 512MB:       2896k
5199  * 1024MB:      4096k
5200  * 2048MB:      5792k
5201  * 4096MB:      8192k
5202  * 8192MB:      11584k
5203  * 16384MB:     16384k
5204  */
5205 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5206 {
5207         unsigned long lowmem_kbytes;
5208
5209         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5210
5211         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5212         if (min_free_kbytes < 128)
5213                 min_free_kbytes = 128;
5214         if (min_free_kbytes > 65536)
5215                 min_free_kbytes = 65536;
5216         setup_per_zone_wmarks();
5217         refresh_zone_stat_thresholds();
5218         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5219         setup_per_zone_inactive_ratio();
5220         return 0;
5221 }
5222 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5223
5224 /*
5225  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5226  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5227  *      changes.
5228  */
5229 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5230         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5231 {
5232         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5233         if (write)
5234                 setup_per_zone_wmarks();
5235         return 0;
5236 }
5237
5238 #ifdef CONFIG_NUMA
5239 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5240         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5241 {
5242         struct zone *zone;
5243         int rc;
5244
5245         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5246         if (rc)
5247                 return rc;
5248
5249         for_each_zone(zone)
5250                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5251                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5252         return 0;
5253 }
5254
5255 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5256         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5257 {
5258         struct zone *zone;
5259         int rc;
5260
5261         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5262         if (rc)
5263                 return rc;
5264
5265         for_each_zone(zone)
5266                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5267                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5268         return 0;
5269 }
5270 #endif
5271
5272 /*
5273  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5274  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5275  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5276  *
5277  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5278  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5279  * if in function of the boot time zone sizes.
5280  */
5281 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5282         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5283 {
5284         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5285         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5286         return 0;
5287 }
5288
5289 /*
5290  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5291  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5292  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5293  */
5294
5295 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5296         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5297 {
5298         struct zone *zone;
5299         unsigned int cpu;
5300         int ret;
5301
5302         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5303         if (!write || (ret < 0))
5304                 return ret;
5305         for_each_populated_zone(zone) {
5306                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5307                         unsigned long  high;
5308                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5309                         setup_pagelist_highmark(
5310                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5311                 }
5312         }
5313         return 0;
5314 }
5315
5316 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5317
5318 #ifdef CONFIG_NUMA
5319 static int __init set_hashdist(char *str)
5320 {
5321         if (!str)
5322                 return 0;
5323         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5324         return 1;
5325 }
5326 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5327 #endif
5328
5329 /*
5330  * allocate a large system hash table from bootmem
5331  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5332  *   quantity of entries
5333  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5334  */
5335 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5336                                      unsigned long bucketsize,
5337                                      unsigned long numentries,
5338                                      int scale,
5339                                      int flags,
5340                                      unsigned int *_hash_shift,
5341                                      unsigned int *_hash_mask,
5342                                      unsigned long low_limit,
5343                                      unsigned long high_limit)
5344 {
5345         unsigned long long max = high_limit;
5346         unsigned long log2qty, size;
5347         void *table = NULL;
5348
5349         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5350         if (!numentries) {
5351                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5352                 numentries = nr_kernel_pages;
5353                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5354                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5355                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5356
5357                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5358                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5359                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5360                 else
5361                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5362
5363                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5364                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5365                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5366                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5367                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5368                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5369                                 BUG_ON(!numentries);
5370                         }
5371                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5372                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5373         }
5374         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5375
5376         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5377         if (max == 0) {
5378                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5379                 do_div(max, bucketsize);
5380         }
5381         max = min(max, 0x80000000ULL);
5382
5383         if (numentries < low_limit)
5384                 numentries = low_limit;
5385         if (numentries > max)
5386                 numentries = max;
5387
5388         log2qty = ilog2(numentries);
5389
5390         do {
5391                 size = bucketsize << log2qty;
5392                 if (flags & HASH_EARLY)
5393                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5394                 else if (hashdist)
5395                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5396                 else {
5397                         /*
5398                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5399                          * some pages at the end of hash table which
5400                          * alloc_pages_exact() automatically does
5401                          */
5402                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5403                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5404                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5405                         }
5406                 }
5407         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5408
5409         if (!table)
5410                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5411
5412         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5413                tablename,
5414                (1UL << log2qty),
5415                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5416                size);
5417
5418         if (_hash_shift)
5419                 *_hash_shift = log2qty;
5420         if (_hash_mask)
5421                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5422
5423         return table;
5424 }
5425
5426 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5427 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5428                                                         unsigned long pfn)
5429 {
5430 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5431         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5432 #else
5433         return zone->pageblock_flags;
5434 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5435 }
5436
5437 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5438 {
5439 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5440         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5441         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5442 #else
5443         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5444         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5445 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5446 }
5447
5448 /**
5449  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5450  * @page: The page within the block of interest
5451  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5452  * @end_bitidx: The last bit of interest
5453  * returns pageblock_bits flags
5454  */
5455 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5456                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5457 {
5458         struct zone *zone;
5459         unsigned long *bitmap;
5460         unsigned long pfn, bitidx;
5461         unsigned long flags = 0;
5462         unsigned long value = 1;
5463
5464         zone = page_zone(page);
5465         pfn = page_to_pfn(page);
5466         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5467         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5468
5469         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5470                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5471                         flags |= value;
5472
5473         return flags;
5474 }
5475
5476 /**
5477  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5478  * @page: The page within the block of interest
5479  * @start_bitidx: The first bit of interest
5480  * @end_bitidx: The last bit of interest
5481  * @flags: The flags to set
5482  */
5483 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5484                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5485 {
5486         struct zone *zone;
5487         unsigned long *bitmap;
5488         unsigned long pfn, bitidx;
5489         unsigned long value = 1;
5490
5491         zone = page_zone(page);
5492         pfn = page_to_pfn(page);
5493         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5494         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5495         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5496         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5497
5498         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5499                 if (flags & value)
5500                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5501                 else
5502                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5503 }
5504
5505 /*
5506  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5507  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5508  *
5509  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5510  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5511  * expect this function should be exact.
5512  */
5513 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5514 {
5515         unsigned long pfn, iter, found;
5516         int mt;
5517
5518         /*
5519          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5520          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5521          */
5522         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5523                 return false;
5524         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5525         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5526                 return false;
5527
5528         pfn = page_to_pfn(page);
5529         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5530                 unsigned long check = pfn + iter;
5531
5532                 if (!pfn_valid_within(check))
5533                         continue;
5534
5535                 page = pfn_to_page(check);
5536                 /*
5537                  * We can't use page_count without pin a page
5538                  * because another CPU can free compound page.
5539                  * This check already skips compound tails of THP
5540                  * because their page->_count is zero at all time.
5541                  */
5542                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5543                         if (PageBuddy(page))
5544                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5545                         continue;
5546                 }
5547
5548                 if (!PageLRU(page))
5549                         found++;
5550                 /*
5551                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5552                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5553                  * and it still to be fixed.
5554                  */
5555                 /*
5556                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5557                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5558                  *
5559                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5560                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5561                  * page at boot.
5562                  */
5563                 if (found > count)
5564                         return true;
5565         }
5566         return false;
5567 }
5568
5569 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5570 {
5571         struct zone *zone;
5572         unsigned long pfn;
5573
5574         /*
5575          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5576          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5577          * the zone but still within the section.
5578          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5579          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5580          */
5581         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5582                 return false;
5583
5584         zone = page_zone(page);
5585         pfn = page_to_pfn(page);
5586         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5587                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5588                 return false;
5589
5590         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5591 }
5592
5593 #ifdef CONFIG_CMA
5594
5595 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5596 {
5597         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5598                              pageblock_nr_pages) - 1);
5599 }
5600
5601 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5602 {
5603         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5604                                 pageblock_nr_pages));
5605 }
5606
5607 static struct page *
5608 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5609                              int **resultp)
5610 {
5611         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5612
5613         if (PageHighMem(page))
5614                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5615
5616         return alloc_page(gfp_mask);
5617 }
5618
5619 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5620 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5621 {
5622         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5623
5624         unsigned long pfn = start;
5625         unsigned int tries = 0;
5626         int ret = 0;
5627
5628         struct compact_control cc = {
5629                 .nr_migratepages = 0,
5630                 .order = -1,
5631                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5632                 .sync = true,
5633         };
5634         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5635
5636         migrate_prep_local();
5637
5638         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5639                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5640                         ret = -EINTR;
5641                         break;
5642                 }
5643
5644                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5645                         cc.nr_migratepages = 0;
5646                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5647                                                          pfn, end);
5648                         if (!pfn) {
5649                                 ret = -EINTR;
5650                                 break;
5651                         }
5652                         tries = 0;
5653                 } else if (++tries == 5) {
5654                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5655                         break;
5656                 }
5657
5658                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5659                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5660                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5661         }
5662
5663         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5664         return ret > 0 ? 0 : ret;
5665 }
5666
5667 /*
5668  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5669  */
5670 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5671 {
5672         unsigned long flags;
5673         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5674         zone->min_cma_pages += count;
5675         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5676         setup_per_zone_wmarks();
5677 }
5678
5679 /*
5680  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5681  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5682  *__alloc_pages_slowpath() function.
5683  */
5684 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5685 {
5686         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5687         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5688         int did_some_progress = 0;
5689         int order = 1;
5690
5691         /*
5692          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5693          * to stabilise at new watermark level.
5694          */
5695         __update_cma_watermarks(zone, count);
5696
5697         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5698         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5699                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5700
5701                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5702                                                       NULL);
5703                 if (!did_some_progress) {
5704                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5705                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5706                 }
5707         }
5708
5709         /* Restore original watermark levels. */
5710         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5711
5712         return count;
5713 }
5714
5715 /**
5716  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5717  * @start:      start PFN to allocate
5718  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5719  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5720  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5721  *                      in range must have the same migratetype and it must
5722  *                      be either of the two.
5723  *
5724  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5725  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5726  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5727  * pages fall in.
5728  *
5729  * The PFN range must belong to a single zone.
5730  *
5731  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5732  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5733  * need to be freed with free_contig_range().
5734  */
5735 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5736                        unsigned migratetype)
5737 {
5738         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5739         unsigned long outer_start, outer_end;
5740         int ret = 0, order;
5741
5742         /*
5743          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5744          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5745          * have different sizes, and due to the way page allocator
5746          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5747          * that page allocator won't try to merge buddies from
5748          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5749          * other migration type.
5750          *
5751          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5752          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5753          * we are interested in).  This will put all the pages in
5754          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5755          *
5756          * When this is done, we take the pages in range from page
5757          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5758          * page allocator will never consider using them.
5759          *
5760          * This lets us mark the pageblocks back as
5761          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5762          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5763          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5764          */
5765
5766         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5767                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5768         if (ret)
5769                 goto done;
5770
5771         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5772         if (ret)
5773                 goto done;
5774
5775         /*
5776          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5777          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5778          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5779          * What we are going to do is to allocate all pages from
5780          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5781          *
5782          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5783          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5784          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5785          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5786          * once this is done free the pages we are not interested in.
5787          *
5788          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5789          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5790          */
5791
5792         lru_add_drain_all();
5793         drain_all_pages();
5794
5795         order = 0;
5796         outer_start = start;
5797         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5798                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5799                         ret = -EBUSY;
5800                         goto done;
5801                 }
5802                 outer_start &= ~0UL << order;
5803         }
5804
5805         /* Make sure the range is really isolated. */
5806         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5807                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5808                        outer_start, end);
5809                 ret = -EBUSY;
5810                 goto done;
5811         }
5812
5813         /*
5814          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5815          * will not starve the system.
5816          */
5817         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5818
5819         /* Grab isolated pages from freelists. */
5820         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5821         if (!outer_end) {
5822                 ret = -EBUSY;
5823                 goto done;
5824         }
5825
5826         /* Free head and tail (if any) */
5827         if (start != outer_start)
5828                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5829         if (end != outer_end)
5830                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5831
5832 done:
5833         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5834                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5835         return ret;
5836 }
5837
5838 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5839 {
5840         for (; nr_pages--; ++pfn)
5841                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5842 }
5843 #endif
5844
5845 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5846 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5847 {
5848         struct zone *zone = data;
5849         int cpu;
5850         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5851
5852         for_each_possible_cpu(cpu) {
5853                 struct per_cpu_pageset *pset;
5854                 struct per_cpu_pages *pcp;
5855
5856                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5857                 pcp = &pset->pcp;
5858
5859                 local_irq_save(flags);
5860                 if (pcp->count > 0)
5861                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5862                 setup_pageset(pset, batch);
5863                 local_irq_restore(flags);
5864         }
5865         return 0;
5866 }
5867
5868 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5869 {
5870         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5871 }
5872 #endif
5873
5874 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5875 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5876 {
5877         unsigned long flags;
5878
5879         /* avoid races with drain_pages()  */
5880         local_irq_save(flags);
5881         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5882                 free_percpu(zone->pageset);
5883                 zone->pageset = &boot_pageset;
5884         }
5885         local_irq_restore(flags);
5886 }
5887
5888 /*
5889  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5890  */
5891 void
5892 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5893 {
5894         struct page *page;
5895         struct zone *zone;
5896         int order, i;
5897         unsigned long pfn;
5898         unsigned long flags;
5899         /* find the first valid pfn */
5900         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5901                 if (pfn_valid(pfn))
5902                         break;
5903         if (pfn == end_pfn)
5904                 return;
5905         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5906         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5907         pfn = start_pfn;
5908         while (pfn < end_pfn) {
5909                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5910                         pfn++;
5911                         continue;
5912                 }
5913                 page = pfn_to_page(pfn);
5914                 BUG_ON(page_count(page));
5915                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5916                 order = page_order(page);
5917 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5918                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5919                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5920 #endif
5921                 list_del(&page->lru);
5922                 rmv_page_order(page);
5923                 zone->free_area[order].nr_free--;
5924                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5925                                       - (1UL << order));
5926                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5927                         SetPageReserved((page+i));
5928                 pfn += (1 << order);
5929         }
5930         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5931 }
5932 #endif
5933
5934 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5935 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5936 {
5937         struct zone *zone = page_zone(page);
5938         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5939         unsigned long flags;
5940         int order;
5941
5942         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5943         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5944                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5945
5946                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5947                         break;
5948         }
5949         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5950
5951         return order < MAX_ORDER;
5952 }
5953 #endif
5954
5955 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5956         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5957         {1UL << PG_error,               "error"         },
5958         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5959         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5960         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5961         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5962         {1UL << PG_active,              "active"        },
5963         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5964         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5965         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5966         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5967         {1UL << PG_private,             "private"       },
5968         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5969         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5970 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5971         {1UL << PG_head,                "head"          },
5972         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5973 #else
5974         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5975 #endif
5976         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5977         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5978         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5979         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5980         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5981 #ifdef CONFIG_MMU
5982         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5983 #endif
5984 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5985         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5986 #endif
5987 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5988         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5989 #endif
5990 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5991         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
5992 #endif
5993 };
5994
5995 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5996 {
5997         const char *delim = "";
5998         unsigned long mask;
5999         int i;
6000
6001         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6002
6003         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6004
6005         /* remove zone id */
6006         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6007
6008         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6009
6010                 mask = pageflag_names[i].mask;
6011                 if ((flags & mask) != mask)
6012                         continue;
6013
6014                 flags &= ~mask;
6015                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6016                 delim = "|";
6017         }
6018
6019         /* check for left over flags */
6020         if (flags)
6021                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6022
6023         printk(")\n");
6024 }
6025
6026 void dump_page(struct page *page)
6027 {
6028         printk(KERN_ALERT
6029                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6030                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6031                 page->mapping, page->index);
6032         dump_page_flags(page->flags);
6033         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6034 }