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