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