cma: count free CMA pages
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
562                                                   migratetype);
563                 } else {
564                         list_del(&buddy->lru);
565                         zone->free_area[order].nr_free--;
566                         rmv_page_order(buddy);
567                 }
568                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
569                 page = page + (combined_idx - page_idx);
570                 page_idx = combined_idx;
571                 order++;
572         }
573         set_page_order(page, order);
574
575         /*
576          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
577          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
578          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
579          * that is happening, add the free page to the tail of the list
580          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
581          * as a higher order page
582          */
583         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
584                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
588                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
589                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
590                         list_add_tail(&page->lru,
591                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597 out:
598         zone->free_area[order].nr_free++;
599 }
600
601 /*
602  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
603  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
604  * free_pages_check() will verify...
605  */
606 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
607 {
608         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
609         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
610 }
611
612 static inline int free_pages_check(struct page *page)
613 {
614         if (unlikely(page_mapcount(page) |
615                 (page->mapping != NULL)  |
616                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
617                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
618                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
619                 bad_page(page);
620                 return 1;
621         }
622         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
623                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
624         return 0;
625 }
626
627 /*
628  * Frees a number of pages from the PCP lists
629  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
630  * count is the number of pages to free.
631  *
632  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
633  * see if this freeing clears that state.
634  *
635  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
636  * pinned" detection logic.
637  */
638 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
639                                         struct per_cpu_pages *pcp)
640 {
641         int migratetype = 0;
642         int batch_free = 0;
643         int to_free = count;
644
645         spin_lock(&zone->lock);
646         zone->all_unreclaimable = 0;
647         zone->pages_scanned = 0;
648
649         while (to_free) {
650                 struct page *page;
651                 struct list_head *list;
652
653                 /*
654                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
655                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
656                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
657                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
658                  * lists
659                  */
660                 do {
661                         batch_free++;
662                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
663                                 migratetype = 0;
664                         list = &pcp->lists[migratetype];
665                 } while (list_empty(list));
666
667                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
668                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
669                         batch_free = to_free;
670
671                 do {
672                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
673
674                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
675                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
676                         list_del(&page->lru);
677                         mt = page_private(page);
678                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
679                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
680                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
681                         if (is_migrate_cma(mt))
682                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
683                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
684         }
685         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
686         spin_unlock(&zone->lock);
687 }
688
689 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
690                                 int migratetype)
691 {
692         spin_lock(&zone->lock);
693         zone->all_unreclaimable = 0;
694         zone->pages_scanned = 0;
695
696         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
697         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
698                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
699         spin_unlock(&zone->lock);
700 }
701
702 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         int i;
705         int bad = 0;
706
707         trace_mm_page_free(page, order);
708         kmemcheck_free_shadow(page, order);
709
710         if (PageAnon(page))
711                 page->mapping = NULL;
712         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
713                 bad += free_pages_check(page + i);
714         if (bad)
715                 return false;
716
717         if (!PageHighMem(page)) {
718                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
719                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
720                                            PAGE_SIZE << order);
721         }
722         arch_free_page(page, order);
723         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
724
725         return true;
726 }
727
728 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
729 {
730         unsigned long flags;
731         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
732
733         if (!free_pages_prepare(page, order))
734                 return;
735
736         local_irq_save(flags);
737         if (unlikely(wasMlocked))
738                 free_page_mlock(page);
739         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
740         free_one_page(page_zone(page), page, order,
741                                         get_pageblock_migratetype(page));
742         local_irq_restore(flags);
743 }
744
745 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
746 {
747         unsigned int nr_pages = 1 << order;
748         unsigned int loop;
749
750         prefetchw(page);
751         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
752                 struct page *p = &page[loop];
753
754                 if (loop + 1 < nr_pages)
755                         prefetchw(p + 1);
756                 __ClearPageReserved(p);
757                 set_page_count(p, 0);
758         }
759
760         set_page_refcounted(page);
761         __free_pages(page, order);
762 }
763
764 #ifdef CONFIG_CMA
765 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
766 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
767 {
768         unsigned i = pageblock_nr_pages;
769         struct page *p = page;
770
771         do {
772                 __ClearPageReserved(p);
773                 set_page_count(p, 0);
774         } while (++p, --i);
775
776         set_page_refcounted(page);
777         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
778         __free_pages(page, pageblock_order);
779         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
780 }
781 #endif
782
783 /*
784  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
785  * Please do not alter this order without good reasons and regression
786  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
787  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
788  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
789  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
790  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
791  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
792  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
793  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
794  *
795  * -- wli
796  */
797 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
798         int low, int high, struct free_area *area,
799         int migratetype)
800 {
801         unsigned long size = 1 << high;
802
803         while (high > low) {
804                 area--;
805                 high--;
806                 size >>= 1;
807                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
808
809 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
810                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
811                         /*
812                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
813                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
814                          * Corresponding page table entries will not be touched,
815                          * pages will stay not present in virtual address space
816                          */
817                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
818                         set_page_guard_flag(&page[size]);
819                         set_page_private(&page[size], high);
820                         /* Guard pages are not available for any usage */
821                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
822                                                   migratetype);
823                         continue;
824                 }
825 #endif
826                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
827                 area->nr_free++;
828                 set_page_order(&page[size], high);
829         }
830 }
831
832 /*
833  * This page is about to be returned from the page allocator
834  */
835 static inline int check_new_page(struct page *page)
836 {
837         if (unlikely(page_mapcount(page) |
838                 (page->mapping != NULL)  |
839                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
840                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
841                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
842                 bad_page(page);
843                 return 1;
844         }
845         return 0;
846 }
847
848 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
849 {
850         int i;
851
852         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
853                 struct page *p = page + i;
854                 if (unlikely(check_new_page(p)))
855                         return 1;
856         }
857
858         set_page_private(page, 0);
859         set_page_refcounted(page);
860
861         arch_alloc_page(page, order);
862         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
863
864         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
865                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
866
867         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
868                 prep_compound_page(page, order);
869
870         return 0;
871 }
872
873 /*
874  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
875  * the smallest available page from the freelists
876  */
877 static inline
878 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
879                                                 int migratetype)
880 {
881         unsigned int current_order;
882         struct free_area * area;
883         struct page *page;
884
885         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
886         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
887                 area = &(zone->free_area[current_order]);
888                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
889                         continue;
890
891                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
892                                                         struct page, lru);
893                 list_del(&page->lru);
894                 rmv_page_order(page);
895                 area->nr_free--;
896                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
897                 return page;
898         }
899
900         return NULL;
901 }
902
903
904 /*
905  * This array describes the order lists are fallen back to when
906  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
907  */
908 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
909         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
910         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
911 #ifdef CONFIG_CMA
912         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
913         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
914 #else
915         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
916 #endif
917         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
918         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
919 };
920
921 /*
922  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
923  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
924  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
925  */
926 static int move_freepages(struct zone *zone,
927                           struct page *start_page, struct page *end_page,
928                           int migratetype)
929 {
930         struct page *page;
931         unsigned long order;
932         int pages_moved = 0;
933
934 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
935         /*
936          * page_zone is not safe to call in this context when
937          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
938          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
939          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
940          * grouping pages by mobility
941          */
942         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
943 #endif
944
945         for (page = start_page; page <= end_page;) {
946                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
947                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
948
949                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
950                         page++;
951                         continue;
952                 }
953
954                 if (!PageBuddy(page)) {
955                         page++;
956                         continue;
957                 }
958
959                 order = page_order(page);
960                 list_move(&page->lru,
961                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
962                 page += 1 << order;
963                 pages_moved += 1 << order;
964         }
965
966         return pages_moved;
967 }
968
969 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
970                                 int migratetype)
971 {
972         unsigned long start_pfn, end_pfn;
973         struct page *start_page, *end_page;
974
975         start_pfn = page_to_pfn(page);
976         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
977         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
978         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
979         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
980
981         /* Do not cross zone boundaries */
982         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
983                 start_page = page;
984         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
985                 return 0;
986
987         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
988 }
989
990 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
991                                         int start_order, int migratetype)
992 {
993         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
994
995         while (nr_pageblocks--) {
996                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
997                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
998         }
999 }
1000
1001 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1002 static inline struct page *
1003 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1004 {
1005         struct free_area * area;
1006         int current_order;
1007         struct page *page;
1008         int migratetype, i;
1009
1010         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1011         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1012                                                 --current_order) {
1013                 for (i = 0;; i++) {
1014                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1015
1016                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1017                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1018                                 break;
1019
1020                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1021                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1022                                 continue;
1023
1024                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1025                                         struct page, lru);
1026                         area->nr_free--;
1027
1028                         /*
1029                          * If breaking a large block of pages, move all free
1030                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1031                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1032                          * aggressive about taking ownership of free pages
1033                          *
1034                          * On the other hand, never change migration
1035                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1036                          * pages on different free lists. We don't
1037                          * want unmovable pages to be allocated from
1038                          * MIGRATE_CMA areas.
1039                          */
1040                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1041                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1042                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1043                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1044                                 int pages;
1045                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1046                                                                 start_migratetype);
1047
1048                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1049                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1050                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1051                                         set_pageblock_migratetype(page,
1052                                                                 start_migratetype);
1053
1054                                 migratetype = start_migratetype;
1055                         }
1056
1057                         /* Remove the page from the freelists */
1058                         list_del(&page->lru);
1059                         rmv_page_order(page);
1060
1061                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1062                         if (current_order >= pageblock_order &&
1063                             !is_migrate_cma(migratetype))
1064                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1065                                                         start_migratetype);
1066
1067                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1068                                is_migrate_cma(migratetype)
1069                              ? migratetype : start_migratetype);
1070
1071                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1072                                 start_migratetype, migratetype);
1073
1074                         return page;
1075                 }
1076         }
1077
1078         return NULL;
1079 }
1080
1081 /*
1082  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1083  * Call me with the zone->lock already held.
1084  */
1085 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1086                                                 int migratetype)
1087 {
1088         struct page *page;
1089
1090 retry_reserve:
1091         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1092
1093         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1094                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1095
1096                 /*
1097                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1098                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1099                  * and we want just one call site
1100                  */
1101                 if (!page) {
1102                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1103                         goto retry_reserve;
1104                 }
1105         }
1106
1107         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1108         return page;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1113  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1114  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1115  */
1116 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1117                         unsigned long count, struct list_head *list,
1118                         int migratetype, int cold)
1119 {
1120         int mt = migratetype, i;
1121
1122         spin_lock(&zone->lock);
1123         for (i = 0; i < count; ++i) {
1124                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1125                 if (unlikely(page == NULL))
1126                         break;
1127
1128                 /*
1129                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1130                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1131                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1132                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1133                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1134                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1135                  * properly.
1136                  */
1137                 if (likely(cold == 0))
1138                         list_add(&page->lru, list);
1139                 else
1140                         list_add_tail(&page->lru, list);
1141                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1142                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1144                                 mt = migratetype;
1145                 }
1146                 set_page_private(page, mt);
1147                 list = &page->lru;
1148                 if (is_migrate_cma(mt))
1149                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1150                                               -(1 << order));
1151         }
1152         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154         return i;
1155 }
1156
1157 #ifdef CONFIG_NUMA
1158 /*
1159  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1160  * currently executing processor on remote nodes after they have
1161  * expired.
1162  *
1163  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1164  * a single processor.
1165  */
1166 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1167 {
1168         unsigned long flags;
1169         int to_drain;
1170
1171         local_irq_save(flags);
1172         if (pcp->count >= pcp->batch)
1173                 to_drain = pcp->batch;
1174         else
1175                 to_drain = pcp->count;
1176         if (to_drain > 0) {
1177                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1178                 pcp->count -= to_drain;
1179         }
1180         local_irq_restore(flags);
1181 }
1182 #endif
1183
1184 /*
1185  * Drain pages of the indicated processor.
1186  *
1187  * The processor must either be the current processor and the
1188  * thread pinned to the current processor or a processor that
1189  * is not online.
1190  */
1191 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1192 {
1193         unsigned long flags;
1194         struct zone *zone;
1195
1196         for_each_populated_zone(zone) {
1197                 struct per_cpu_pageset *pset;
1198                 struct per_cpu_pages *pcp;
1199
1200                 local_irq_save(flags);
1201                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1202
1203                 pcp = &pset->pcp;
1204                 if (pcp->count) {
1205                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1206                         pcp->count = 0;
1207                 }
1208                 local_irq_restore(flags);
1209         }
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1214  */
1215 void drain_local_pages(void *arg)
1216 {
1217         drain_pages(smp_processor_id());
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1222  *
1223  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1224  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1225  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1226  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1227  * before the call to on_each_cpu_mask().
1228  */
1229 void drain_all_pages(void)
1230 {
1231         int cpu;
1232         struct per_cpu_pageset *pcp;
1233         struct zone *zone;
1234
1235         /*
1236          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1237          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1238          */
1239         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1240
1241         /*
1242          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1243          * as offline notification will cause the notified
1244          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1245          * disables preemption as part of its processing
1246          */
1247         for_each_online_cpu(cpu) {
1248                 bool has_pcps = false;
1249                 for_each_populated_zone(zone) {
1250                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1251                         if (pcp->pcp.count) {
1252                                 has_pcps = true;
1253                                 break;
1254                         }
1255                 }
1256                 if (has_pcps)
1257                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1258                 else
1259                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1260         }
1261         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1262 }
1263
1264 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1265
1266 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1267 {
1268         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1269         unsigned long flags;
1270         int order, t;
1271         struct list_head *curr;
1272
1273         if (!zone->spanned_pages)
1274                 return;
1275
1276         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1277
1278         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1279         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1280                 if (pfn_valid(pfn)) {
1281                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1282
1283                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1284                                 swsusp_unset_page_free(page);
1285                 }
1286
1287         for_each_migratetype_order(order, t) {
1288                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1289                         unsigned long i;
1290
1291                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1292                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1293                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1294                 }
1295         }
1296         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1297 }
1298 #endif /* CONFIG_PM */
1299
1300 /*
1301  * Free a 0-order page
1302  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1303  */
1304 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1305 {
1306         struct zone *zone = page_zone(page);
1307         struct per_cpu_pages *pcp;
1308         unsigned long flags;
1309         int migratetype;
1310         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1311
1312         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1313                 return;
1314
1315         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1316         set_page_private(page, migratetype);
1317         local_irq_save(flags);
1318         if (unlikely(wasMlocked))
1319                 free_page_mlock(page);
1320         __count_vm_event(PGFREE);
1321
1322         /*
1323          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1324          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1325          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1326          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1327          * excessively into the page allocator
1328          */
1329         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1330                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1331                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1332                         goto out;
1333                 }
1334                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1335         }
1336
1337         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1338         if (cold)
1339                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1340         else
1341                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1342         pcp->count++;
1343         if (pcp->count >= pcp->high) {
1344                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1345                 pcp->count -= pcp->batch;
1346         }
1347
1348 out:
1349         local_irq_restore(flags);
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Free a list of 0-order pages
1354  */
1355 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1356 {
1357         struct page *page, *next;
1358
1359         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1360                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1361                 free_hot_cold_page(page, cold);
1362         }
1363 }
1364
1365 /*
1366  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1367  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1368  * Each sub-page must be freed individually.
1369  *
1370  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1371  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1372  */
1373 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1374 {
1375         int i;
1376
1377         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1378         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1379
1380 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1381         /*
1382          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1383          * otherwise free the whole shadow.
1384          */
1385         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1386                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1387 #endif
1388
1389         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1390                 set_page_refcounted(page + i);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1395  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1396  * with parallel allocators
1397  */
1398 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1399 {
1400         unsigned int order;
1401         unsigned long watermark;
1402         struct zone *zone;
1403         int mt;
1404
1405         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1406
1407         zone = page_zone(page);
1408         order = page_order(page);
1409
1410         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1411         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1412         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1413                 return 0;
1414
1415         /* Remove page from free list */
1416         list_del(&page->lru);
1417         zone->free_area[order].nr_free--;
1418         rmv_page_order(page);
1419
1420         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1421         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1422                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1423
1424         if (alloc_order != order)
1425                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1426                         &zone->free_area[order], migratetype);
1427
1428         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1429         if (order >= pageblock_order - 1) {
1430                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1431                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1432                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1433                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1434                                 set_pageblock_migratetype(page,
1435                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1436                 }
1437         }
1438
1439         return 1UL << order;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1444  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1445  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1446  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1447  * are enabled.
1448  *
1449  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1450  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1451  */
1452 int split_free_page(struct page *page)
1453 {
1454         unsigned int order;
1455         int nr_pages;
1456
1457         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1458         order = page_order(page);
1459
1460         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1461         if (!nr_pages)
1462                 return 0;
1463
1464         /* Split into individual pages */
1465         set_page_refcounted(page);
1466         split_page(page, order);
1467         return nr_pages;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1472  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1473  * or two.
1474  */
1475 static inline
1476 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1477                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1478                         int migratetype)
1479 {
1480         unsigned long flags;
1481         struct page *page;
1482         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1483
1484 again:
1485         if (likely(order == 0)) {
1486                 struct per_cpu_pages *pcp;
1487                 struct list_head *list;
1488
1489                 local_irq_save(flags);
1490                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1491                 list = &pcp->lists[migratetype];
1492                 if (list_empty(list)) {
1493                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1494                                         pcp->batch, list,
1495                                         migratetype, cold);
1496                         if (unlikely(list_empty(list)))
1497                                 goto failed;
1498                 }
1499
1500                 if (cold)
1501                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1502                 else
1503                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1504
1505                 list_del(&page->lru);
1506                 pcp->count--;
1507         } else {
1508                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1509                         /*
1510                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1511                          *
1512                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1513                          * properly detect and handle allocation failures.
1514                          *
1515                          * We most definitely don't want callers attempting to
1516                          * allocate greater than order-1 page units with
1517                          * __GFP_NOFAIL.
1518                          */
1519                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1520                 }
1521                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1522                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1523                 spin_unlock(&zone->lock);
1524                 if (!page)
1525                         goto failed;
1526                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1527                                           get_pageblock_migratetype(page));
1528         }
1529
1530         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1531         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1532         local_irq_restore(flags);
1533
1534         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1535         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1536                 goto again;
1537         return page;
1538
1539 failed:
1540         local_irq_restore(flags);
1541         return NULL;
1542 }
1543
1544 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1545 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1546 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1547 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1548 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1549
1550 /* Mask to get the watermark bits */
1551 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1552
1553 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1554 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1555 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1556
1557 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1558
1559 static struct {
1560         struct fault_attr attr;
1561
1562         u32 ignore_gfp_highmem;
1563         u32 ignore_gfp_wait;
1564         u32 min_order;
1565 } fail_page_alloc = {
1566         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1567         .ignore_gfp_wait = 1,
1568         .ignore_gfp_highmem = 1,
1569         .min_order = 1,
1570 };
1571
1572 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1573 {
1574         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1575 }
1576 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1577
1578 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1579 {
1580         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1581                 return false;
1582         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1583                 return false;
1584         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1585                 return false;
1586         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1587                 return false;
1588
1589         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1593
1594 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1595 {
1596         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1597         struct dentry *dir;
1598
1599         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1600                                         &fail_page_alloc.attr);
1601         if (IS_ERR(dir))
1602                 return PTR_ERR(dir);
1603
1604         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1605                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1606                 goto fail;
1607         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1608                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1609                 goto fail;
1610         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1611                                 &fail_page_alloc.min_order))
1612                 goto fail;
1613
1614         return 0;
1615 fail:
1616         debugfs_remove_recursive(dir);
1617
1618         return -ENOMEM;
1619 }
1620
1621 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1622
1623 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1624
1625 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1626
1627 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1628 {
1629         return false;
1630 }
1631
1632 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1633
1634 /*
1635  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1636  * of the allocation.
1637  */
1638 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1639                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1640 {
1641         /* free_pages my go negative - that's OK */
1642         long min = mark;
1643         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1644         int o;
1645
1646         free_pages -= (1 << order) - 1;
1647         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1648                 min -= min / 2;
1649         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1650                 min -= min / 4;
1651
1652         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1653                 return false;
1654         for (o = 0; o < order; o++) {
1655                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1656                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1657
1658                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1659                 min >>= 1;
1660
1661                 if (free_pages <= min)
1662                         return false;
1663         }
1664         return true;
1665 }
1666
1667 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1668 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1669 {
1670         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1671                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1672         return 0;
1673 }
1674 #else
1675 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1676 {
1677         return 0;
1678 }
1679 #endif
1680
1681 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1682                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1683 {
1684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1685                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1686 }
1687
1688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1689                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1690 {
1691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1692
1693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         /*
1697          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1698          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1699          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1700          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1701          * reclaim path.
1702          */
1703         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1704         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1705                                                                 free_pages);
1706 }
1707
1708 #ifdef CONFIG_NUMA
1709 /*
1710  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1711  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1712  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1713  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1714  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1715  *
1716  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1717  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1718  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1719  *
1720  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1721  * nothing and returns NULL.
1722  *
1723  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1724  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1725  *
1726  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1727  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1728  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1729  * quickly as we can.
1730  */
1731 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1732 {
1733         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1734         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1735
1736         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1737         if (!zlc)
1738                 return NULL;
1739
1740         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1741                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1742                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1743         }
1744
1745         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1746                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1747                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1748         return allowednodes;
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1753  * if it is worth looking at further for free memory:
1754  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1755  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1756  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1757  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1758  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1759  * else return false (zero) if it is not.
1760  *
1761  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1762  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1763  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1764  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1765  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1766  * into the second scan of the zonelist.
1767  *
1768  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1769  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1770  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1771  * unturned looking for a free page.
1772  */
1773 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1774                                                 nodemask_t *allowednodes)
1775 {
1776         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1777         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1778         int n;                          /* node that zone *z is on */
1779
1780         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1781         if (!zlc)
1782                 return 1;
1783
1784         i = z - zonelist->_zonerefs;
1785         n = zlc->z_to_n[i];
1786
1787         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1788         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1793  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1794  * from that zone don't waste time re-examining it.
1795  */
1796 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1797 {
1798         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1799         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1800
1801         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1802         if (!zlc)
1803                 return;
1804
1805         i = z - zonelist->_zonerefs;
1806
1807         set_bit(i, zlc->fullzones);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1812  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1813  */
1814 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1815 {
1816         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1817
1818         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1819         if (!zlc)
1820                 return;
1821
1822         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1823 }
1824
1825 #else   /* CONFIG_NUMA */
1826
1827 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1828 {
1829         return NULL;
1830 }
1831
1832 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1833                                 nodemask_t *allowednodes)
1834 {
1835         return 1;
1836 }
1837
1838 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1839 {
1840 }
1841
1842 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1843 {
1844 }
1845 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1846
1847 /*
1848  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1849  * a page.
1850  */
1851 static struct page *
1852 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1853                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1854                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1855 {
1856         struct zoneref *z;
1857         struct page *page = NULL;
1858         int classzone_idx;
1859         struct zone *zone;
1860         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1861         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1862         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1863
1864         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1865 zonelist_scan:
1866         /*
1867          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1868          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1869          */
1870         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1871                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1872                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1873                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1874                                 continue;
1875                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1876                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1877                                 continue;
1878                 /*
1879                  * When allocating a page cache page for writing, we
1880                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1881                  * limit, such that no single zone holds more than its
1882                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1883                  * The dirty limits take into account the zone's
1884                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1885                  * should be able to balance it without having to
1886                  * write pages from its LRU list.
1887                  *
1888                  * This may look like it could increase pressure on
1889                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1890                  * before they are full.  But the pages that do spill
1891                  * over are limited as the lower zones are protected
1892                  * by this very same mechanism.  It should not become
1893                  * a practical burden to them.
1894                  *
1895                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1896                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1897                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1898                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1899                  * zones are together not big enough to reach the
1900                  * global limit.  The proper fix for these situations
1901                  * will require awareness of zones in the
1902                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1903                  */
1904                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1905                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1906                         goto this_zone_full;
1907
1908                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1909                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1910                         unsigned long mark;
1911                         int ret;
1912
1913                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1914                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1915                                     classzone_idx, alloc_flags))
1916                                 goto try_this_zone;
1917
1918                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1919                                 /*
1920                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1921                                  * and before considering the first zone allowed
1922                                  * by the cpuset.
1923                                  */
1924                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1925                                 zlc_active = 1;
1926                                 did_zlc_setup = 1;
1927                         }
1928
1929                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1930                                 goto this_zone_full;
1931
1932                         /*
1933                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1934                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1935                          */
1936                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1937                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1938                                 continue;
1939
1940                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1941                         switch (ret) {
1942                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1943                                 /* did not scan */
1944                                 continue;
1945                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1946                                 /* scanned but unreclaimable */
1947                                 continue;
1948                         default:
1949                                 /* did we reclaim enough */
1950                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1951                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1952                                         goto this_zone_full;
1953                         }
1954                 }
1955
1956 try_this_zone:
1957                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1958                                                 gfp_mask, migratetype);
1959                 if (page)
1960                         break;
1961 this_zone_full:
1962                 if (NUMA_BUILD)
1963                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1964         }
1965
1966         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1967                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1968                 zlc_active = 0;
1969                 goto zonelist_scan;
1970         }
1971
1972         if (page)
1973                 /*
1974                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1975                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1976                  * that the caller is taking steps that will free more
1977                  * memory. The caller should avoid the page being used
1978                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1979                  */
1980                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1981
1982         return page;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1987  * meminfo in irq context.
1988  */
1989 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1990 {
1991         bool ret = false;
1992
1993 #if NODES_SHIFT > 8
1994         ret = in_interrupt();
1995 #endif
1996         return ret;
1997 }
1998
1999 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2000                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2001                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2002
2003 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2004 {
2005         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2006
2007         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2008             debug_guardpage_minorder() > 0)
2009                 return;
2010
2011         /*
2012          * This documents exceptions given to allocations in certain
2013          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2014          * of allowed nodes.
2015          */
2016         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2017                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2018                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2019                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2020         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2021                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2022
2023         if (fmt) {
2024                 struct va_format vaf;
2025                 va_list args;
2026
2027                 va_start(args, fmt);
2028
2029                 vaf.fmt = fmt;
2030                 vaf.va = &args;
2031
2032                 pr_warn("%pV", &vaf);
2033
2034                 va_end(args);
2035         }
2036
2037         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2038                 current->comm, order, gfp_mask);
2039
2040         dump_stack();
2041         if (!should_suppress_show_mem())
2042                 show_mem(filter);
2043 }
2044
2045 static inline int
2046 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2047                                 unsigned long did_some_progress,
2048                                 unsigned long pages_reclaimed)
2049 {
2050         /* Do not loop if specifically requested */
2051         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2052                 return 0;
2053
2054         /* Always retry if specifically requested */
2055         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2056                 return 1;
2057
2058         /*
2059          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2060          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2061          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2062          */
2063         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2064                 return 0;
2065
2066         /*
2067          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2068          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2069          * implementations.
2070          */
2071         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2072                 return 1;
2073
2074         /*
2075          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2076          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2077          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2078          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2079          * allocation still fails, we stop retrying.
2080          */
2081         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2082                 return 1;
2083
2084         return 0;
2085 }
2086
2087 static inline struct page *
2088 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2089         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2090         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2091         int migratetype)
2092 {
2093         struct page *page;
2094
2095         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2096         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2097                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2098                 return NULL;
2099         }
2100
2101         /*
2102          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2103          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2104          * we're still under heavy pressure.
2105          */
2106         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2107                 order, zonelist, high_zoneidx,
2108                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2109                 preferred_zone, migratetype);
2110         if (page)
2111                 goto out;
2112
2113         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2114                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2115                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2116                         goto out;
2117                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2118                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2119                         goto out;
2120                 /*
2121                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2122                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2123                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2124                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2125                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2126                  */
2127                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2128                         goto out;
2129         }
2130         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2131         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2132
2133 out:
2134         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2135         return page;
2136 }
2137
2138 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2139 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2140 static struct page *
2141 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2142         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2143         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2144         int migratetype, bool sync_migration,
2145         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2146         unsigned long *did_some_progress)
2147 {
2148         struct page *page = NULL;
2149
2150         if (!order)
2151                 return NULL;
2152
2153         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2154                 *deferred_compaction = true;
2155                 return NULL;
2156         }
2157
2158         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2159         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2160                                                 nodemask, sync_migration,
2161                                                 contended_compaction, &page);
2162         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2163
2164         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2165         if (page) {
2166                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2167                 goto got_page;
2168         }
2169
2170         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2171                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2172                 drain_pages(get_cpu());
2173                 put_cpu();
2174
2175                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2176                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2177                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2178                                 preferred_zone, migratetype);
2179                 if (page) {
2180 got_page:
2181                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2182                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2183                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2184                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2185                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2186                         return page;
2187                 }
2188
2189                 /*
2190                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2191                  * The most likely reason is that pages exist,
2192                  * but not enough to satisfy watermarks.
2193                  */
2194                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2195
2196                 /*
2197                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2198                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2199                  */
2200                 if (sync_migration)
2201                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2202
2203                 cond_resched();
2204         }
2205
2206         return NULL;
2207 }
2208 #else
2209 static inline struct page *
2210 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2211         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2212         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2213         int migratetype, bool sync_migration,
2214         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2215         unsigned long *did_some_progress)
2216 {
2217         return NULL;
2218 }
2219 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2220
2221 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2222 static int
2223 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2224                   nodemask_t *nodemask)
2225 {
2226         struct reclaim_state reclaim_state;
2227         int progress;
2228
2229         cond_resched();
2230
2231         /* We now go into synchronous reclaim */
2232         cpuset_memory_pressure_bump();
2233         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2234         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2235         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2236         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2237
2238         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2239
2240         current->reclaim_state = NULL;
2241         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2242         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2243
2244         cond_resched();
2245
2246         return progress;
2247 }
2248
2249 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2250 static inline struct page *
2251 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2252         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2253         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2254         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2255 {
2256         struct page *page = NULL;
2257         bool drained = false;
2258
2259         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2260                                                nodemask);
2261         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2262                 return NULL;
2263
2264         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2265         if (NUMA_BUILD)
2266                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2267
2268 retry:
2269         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2270                                         zonelist, high_zoneidx,
2271                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2272                                         preferred_zone, migratetype);
2273
2274         /*
2275          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2276          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2277          */
2278         if (!page && !drained) {
2279                 drain_all_pages();
2280                 drained = true;
2281                 goto retry;
2282         }
2283
2284         return page;
2285 }
2286
2287 /*
2288  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2289  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2290  */
2291 static inline struct page *
2292 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2293         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2294         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2295         int migratetype)
2296 {
2297         struct page *page;
2298
2299         do {
2300                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2301                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2302                         preferred_zone, migratetype);
2303
2304                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2305                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2306         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2307
2308         return page;
2309 }
2310
2311 static inline
2312 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2313                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2314                                                 enum zone_type classzone_idx)
2315 {
2316         struct zoneref *z;
2317         struct zone *zone;
2318
2319         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2320                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2321 }
2322
2323 static inline int
2324 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2325 {
2326         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2327         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2328
2329         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2330         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2331
2332         /*
2333          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2334          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2335          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2336          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2337          */
2338         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2339
2340         if (!wait) {
2341                 /*
2342                  * Not worth trying to allocate harder for
2343                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2344                  */
2345                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2346                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2347                 /*
2348                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2349                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2350                  */
2351                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2352         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2353                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2354
2355         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2356                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2357                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2358                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2359                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2360                 else if (!in_interrupt() &&
2361                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2362                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2363                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2364         }
2365
2366         return alloc_flags;
2367 }
2368
2369 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2370 {
2371         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2372 }
2373
2374 static inline struct page *
2375 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2376         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2377         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2378         int migratetype)
2379 {
2380         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2381         struct page *page = NULL;
2382         int alloc_flags;
2383         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2384         unsigned long did_some_progress;
2385         bool sync_migration = false;
2386         bool deferred_compaction = false;
2387         bool contended_compaction = false;
2388
2389         /*
2390          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2391          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2392          * be using allocators in order of preference for an area that is
2393          * too large.
2394          */
2395         if (order >= MAX_ORDER) {
2396                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2397                 return NULL;
2398         }
2399
2400         /*
2401          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2402          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2403          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2404          * using a larger set of nodes after it has established that the
2405          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2406          * over allocated.
2407          */
2408         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2409                 goto nopage;
2410
2411 restart:
2412         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2413                                         zone_idx(preferred_zone));
2414
2415         /*
2416          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2417          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2418          * to how we want to proceed.
2419          */
2420         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2421
2422         /*
2423          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2424          * cpusets.
2425          */
2426         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2427                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2428                                         &preferred_zone);
2429
2430 rebalance:
2431         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2432         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2433                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2434                         preferred_zone, migratetype);
2435         if (page)
2436                 goto got_pg;
2437
2438         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2439         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2440                 /*
2441                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2442                  * the allocation is high priority and these type of
2443                  * allocations are system rather than user orientated
2444                  */
2445                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2446
2447                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2448                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2449                                 preferred_zone, migratetype);
2450                 if (page) {
2451                         goto got_pg;
2452                 }
2453         }
2454
2455         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2456         if (!wait)
2457                 goto nopage;
2458
2459         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2460         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2461                 goto nopage;
2462
2463         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2464         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2465                 goto nopage;
2466
2467         /*
2468          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2469          * attempts after direct reclaim are synchronous
2470          */
2471         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2472                                         zonelist, high_zoneidx,
2473                                         nodemask,
2474                                         alloc_flags, preferred_zone,
2475                                         migratetype, sync_migration,
2476                                         &contended_compaction,
2477                                         &deferred_compaction,
2478                                         &did_some_progress);
2479         if (page)
2480                 goto got_pg;
2481         sync_migration = true;
2482
2483         /*
2484          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2485          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2486          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2487          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2488          */
2489         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2490             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2491                 goto nopage;
2492
2493         /* Try direct reclaim and then allocating */
2494         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2495                                         zonelist, high_zoneidx,
2496                                         nodemask,
2497                                         alloc_flags, preferred_zone,
2498                                         migratetype, &did_some_progress);
2499         if (page)
2500                 goto got_pg;
2501
2502         /*
2503          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2504          * running out of options and have to consider going OOM
2505          */
2506         if (!did_some_progress) {
2507                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2508                         if (oom_killer_disabled)
2509                                 goto nopage;
2510                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2511                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2512                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2513                                 goto nopage;
2514                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2515                                         zonelist, high_zoneidx,
2516                                         nodemask, preferred_zone,
2517                                         migratetype);
2518                         if (page)
2519                                 goto got_pg;
2520
2521                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2522                                 /*
2523                                  * The oom killer is not called for high-order
2524                                  * allocations that may fail, so if no progress
2525                                  * is being made, there are no other options and
2526                                  * retrying is unlikely to help.
2527                                  */
2528                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2529                                         goto nopage;
2530                                 /*
2531                                  * The oom killer is not called for lowmem
2532                                  * allocations to prevent needlessly killing
2533                                  * innocent tasks.
2534                                  */
2535                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2536                                         goto nopage;
2537                         }
2538
2539                         goto restart;
2540                 }
2541         }
2542
2543         /* Check if we should retry the allocation */
2544         pages_reclaimed += did_some_progress;
2545         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2546                                                 pages_reclaimed)) {
2547                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2548                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2549                 goto rebalance;
2550         } else {
2551                 /*
2552                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2553                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2554                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2555                  */
2556                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2557                                         zonelist, high_zoneidx,
2558                                         nodemask,
2559                                         alloc_flags, preferred_zone,
2560                                         migratetype, sync_migration,
2561                                         &contended_compaction,
2562                                         &deferred_compaction,
2563                                         &did_some_progress);
2564                 if (page)
2565                         goto got_pg;
2566         }
2567
2568 nopage:
2569         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2570         return page;
2571 got_pg:
2572         if (kmemcheck_enabled)
2573                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2574
2575         return page;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2580  */
2581 struct page *
2582 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2583                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2584 {
2585         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2586         struct zone *preferred_zone;
2587         struct page *page = NULL;
2588         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2589         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2590
2591         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2592
2593         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2594
2595         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2596
2597         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2598                 return NULL;
2599
2600         /*
2601          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2602          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2603          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2604          */
2605         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2606                 return NULL;
2607
2608 retry_cpuset:
2609         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2610
2611         /* The preferred zone is used for statistics later */
2612         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2613                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2614                                 &preferred_zone);
2615         if (!preferred_zone)
2616                 goto out;
2617
2618         /* First allocation attempt */
2619         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2620                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2621                         preferred_zone, migratetype);
2622         if (unlikely(!page))
2623                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2624                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2625                                 preferred_zone, migratetype);
2626
2627         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2628
2629 out:
2630         /*
2631          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2632          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2633          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2634          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2635          */
2636         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2637                 goto retry_cpuset;
2638
2639         return page;
2640 }
2641 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2642
2643 /*
2644  * Common helper functions.
2645  */
2646 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2647 {
2648         struct page *page;
2649
2650         /*
2651          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2652          * a highmem page
2653          */
2654         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2655
2656         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2657         if (!page)
2658                 return 0;
2659         return (unsigned long) page_address(page);
2660 }
2661 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2662
2663 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2664 {
2665         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2666 }
2667 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2668
2669 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2670 {
2671         if (put_page_testzero(page)) {
2672                 if (order == 0)
2673                         free_hot_cold_page(page, 0);
2674                 else
2675                         __free_pages_ok(page, order);
2676         }
2677 }
2678
2679 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2680
2681 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2682 {
2683         if (addr != 0) {
2684                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2685                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2686         }
2687 }
2688
2689 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2690
2691 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2692 {
2693         if (addr) {
2694                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2695                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2696
2697                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2698                 while (used < alloc_end) {
2699                         free_page(used);
2700                         used += PAGE_SIZE;
2701                 }
2702         }
2703         return (void *)addr;
2704 }
2705
2706 /**
2707  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2708  * @size: the number of bytes to allocate
2709  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2710  *
2711  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2712  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2713  * allocate memory in power-of-two pages.
2714  *
2715  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2716  *
2717  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2718  */
2719 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2720 {
2721         unsigned int order = get_order(size);
2722         unsigned long addr;
2723
2724         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2725         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2726 }
2727 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2728
2729 /**
2730  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2731  *                         pages on a node.
2732  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2733  * @size: the number of bytes to allocate
2734  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2735  *
2736  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2737  * back.
2738  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2739  * but is not exact.
2740  */
2741 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2742 {
2743         unsigned order = get_order(size);
2744         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2745         if (!p)
2746                 return NULL;
2747         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2750
2751 /**
2752  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2753  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2754  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2755  *
2756  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2757  */
2758 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2759 {
2760         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2761         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2762
2763         while (addr < end) {
2764                 free_page(addr);
2765                 addr += PAGE_SIZE;
2766         }
2767 }
2768 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2769
2770 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2771 {
2772         struct zoneref *z;
2773         struct zone *zone;
2774
2775         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2776         unsigned int sum = 0;
2777
2778         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2779
2780         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2781                 unsigned long size = zone->present_pages;
2782                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2783                 if (size > high)
2784                         sum += size - high;
2785         }
2786
2787         return sum;
2788 }
2789
2790 /*
2791  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2792  */
2793 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2794 {
2795         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2796 }
2797 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2798
2799 /*
2800  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2801  */
2802 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2803 {
2804         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2805 }
2806
2807 static inline void show_node(struct zone *zone)
2808 {
2809         if (NUMA_BUILD)
2810                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2811 }
2812
2813 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2814 {
2815         val->totalram = totalram_pages;
2816         val->sharedram = 0;
2817         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2818         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2819         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2820         val->freehigh = nr_free_highpages();
2821         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2822 }
2823
2824 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2825
2826 #ifdef CONFIG_NUMA
2827 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2828 {
2829         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2830
2831         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2832         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2833 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2834         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2835         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2836                         NR_FREE_PAGES);
2837 #else
2838         val->totalhigh = 0;
2839         val->freehigh = 0;
2840 #endif
2841         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2842 }
2843 #endif
2844
2845 /*
2846  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2847  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2848  */
2849 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2850 {
2851         bool ret = false;
2852         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2853
2854         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2855                 goto out;
2856
2857         do {
2858                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2859                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2860         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2861 out:
2862         return ret;
2863 }
2864
2865 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2866
2867 /*
2868  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2869  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2870  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2871  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2872  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2873  */
2874 void show_free_areas(unsigned int filter)
2875 {
2876         int cpu;
2877         struct zone *zone;
2878
2879         for_each_populated_zone(zone) {
2880                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2881                         continue;
2882                 show_node(zone);
2883                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2884
2885                 for_each_online_cpu(cpu) {
2886                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2887
2888                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2889
2890                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2891                                cpu, pageset->pcp.high,
2892                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2893                 }
2894         }
2895
2896         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2897                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2898                 " unevictable:%lu"
2899                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2900                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2901                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2902                 " free_cma:%lu\n",
2903                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2904                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2905                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2906                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2907                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2908                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2909                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2910                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2911                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2912                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2913                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2914                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2915                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2916                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2917                 global_page_state(NR_SHMEM),
2918                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2919                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2920                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2921
2922         for_each_populated_zone(zone) {
2923                 int i;
2924
2925                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2926                         continue;
2927                 show_node(zone);
2928                 printk("%s"
2929                         " free:%lukB"
2930                         " min:%lukB"
2931                         " low:%lukB"
2932                         " high:%lukB"
2933                         " active_anon:%lukB"
2934                         " inactive_anon:%lukB"
2935                         " active_file:%lukB"
2936                         " inactive_file:%lukB"
2937                         " unevictable:%lukB"
2938                         " isolated(anon):%lukB"
2939                         " isolated(file):%lukB"
2940                         " present:%lukB"
2941                         " mlocked:%lukB"
2942                         " dirty:%lukB"
2943                         " writeback:%lukB"
2944                         " mapped:%lukB"
2945                         " shmem:%lukB"
2946                         " slab_reclaimable:%lukB"
2947                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2948                         " kernel_stack:%lukB"
2949                         " pagetables:%lukB"
2950                         " unstable:%lukB"
2951                         " bounce:%lukB"
2952                         " free_cma:%lukB"
2953                         " writeback_tmp:%lukB"
2954                         " pages_scanned:%lu"
2955                         " all_unreclaimable? %s"
2956                         "\n",
2957                         zone->name,
2958                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2959                         K(min_wmark_pages(zone)),
2960                         K(low_wmark_pages(zone)),
2961                         K(high_wmark_pages(zone)),
2962                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2963                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2964                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2965                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2966                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2967                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2968                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2969                         K(zone->present_pages),
2970                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2971                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2972                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2973                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2974                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2975                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2976                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2977                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2978                                 THREAD_SIZE / 1024,
2979                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2980                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2981                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2982                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2983                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2984                         zone->pages_scanned,
2985                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2986                         );
2987                 printk("lowmem_reserve[]:");
2988                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2989                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2990                 printk("\n");
2991         }
2992
2993         for_each_populated_zone(zone) {
2994                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2995
2996                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2997                         continue;
2998                 show_node(zone);
2999                 printk("%s: ", zone->name);
3000
3001                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3002                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3003                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3004                         total += nr[order] << order;
3005                 }
3006                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3007                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3008                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3009                 printk("= %lukB\n", K(total));
3010         }
3011
3012         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3013
3014         show_swap_cache_info();
3015 }
3016
3017 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3018 {
3019         zoneref->zone = zone;
3020         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3021 }
3022
3023 /*
3024  * Builds allocation fallback zone lists.
3025  *
3026  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3027  */
3028 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3029                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3030 {
3031         struct zone *zone;
3032
3033         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3034         zone_type++;
3035
3036         do {
3037                 zone_type--;
3038                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3039                 if (populated_zone(zone)) {
3040                         zoneref_set_zone(zone,
3041                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3042                         check_highest_zone(zone_type);
3043                 }
3044
3045         } while (zone_type);
3046         return nr_zones;
3047 }
3048
3049
3050 /*
3051  *  zonelist_order:
3052  *  0 = automatic detection of better ordering.
3053  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3054  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3055  *
3056  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3057  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3058  */
3059 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3060 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3061 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3062
3063 /* zonelist order in the kernel.
3064  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3065  */
3066 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3067 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3068
3069
3070 #ifdef CONFIG_NUMA
3071 /* The value user specified ....changed by config */
3072 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3073 /* string for sysctl */
3074 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3075 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3076
3077 /*
3078  * interface for configure zonelist ordering.
3079  * command line option "numa_zonelist_order"
3080  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3081  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3082  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3083  */
3084
3085 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3086 {
3087         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3088                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3089         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3090                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3091         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3092                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3093         } else {
3094                 printk(KERN_WARNING
3095                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3096                         "%s\n", s);
3097                 return -EINVAL;
3098         }
3099         return 0;
3100 }
3101
3102 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3103 {
3104         int ret;
3105
3106         if (!s)
3107                 return 0;
3108
3109         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3110         if (ret == 0)
3111                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3112
3113         return ret;
3114 }
3115 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3116
3117 /*
3118  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3119  */
3120 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3121                 void __user *buffer, size_t *length,
3122                 loff_t *ppos)
3123 {
3124         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3125         int ret;
3126         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3127
3128         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3129         if (write)
3130                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3131         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3132         if (ret)
3133                 goto out;
3134         if (write) {
3135                 int oldval = user_zonelist_order;
3136                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3137                         /*
3138                          * bogus value.  restore saved string
3139                          */
3140                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3141                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3142                         user_zonelist_order = oldval;
3143                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3144                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3145                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3146                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3147                 }
3148         }
3149 out:
3150         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3151         return ret;
3152 }
3153
3154
3155 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3156 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3157
3158 /**
3159  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3160  * @node: node whose fallback list we're appending
3161  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3162  *
3163  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3164  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3165  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3166  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3167  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3168  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3169  * on them otherwise.
3170  * It returns -1 if no node is found.
3171  */
3172 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3173 {
3174         int n, val;
3175         int min_val = INT_MAX;
3176         int best_node = -1;
3177         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3178
3179         /* Use the local node if we haven't already */
3180         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3181                 node_set(node, *used_node_mask);
3182                 return node;
3183         }
3184
3185         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3186
3187                 /* Don't want a node to appear more than once */
3188                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3189                         continue;
3190
3191                 /* Use the distance array to find the distance */
3192                 val = node_distance(node, n);
3193
3194                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3195                 val += (n < node);
3196
3197                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3198                 tmp = cpumask_of_node(n);
3199                 if (!cpumask_empty(tmp))
3200                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3201
3202                 /* Slight preference for less loaded node */
3203                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3204                 val += node_load[n];
3205
3206                 if (val < min_val) {
3207                         min_val = val;
3208                         best_node = n;
3209                 }
3210         }
3211
3212         if (best_node >= 0)
3213                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3214
3215         return best_node;
3216 }
3217
3218
3219 /*
3220  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3221  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3222  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3223  */
3224 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3225 {
3226         int j;
3227         struct zonelist *zonelist;
3228
3229         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3230         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3231                 ;
3232         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3233                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3234         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3235         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Build gfp_thisnode zonelists
3240  */
3241 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3242 {
3243         int j;
3244         struct zonelist *zonelist;
3245
3246         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3247         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3248         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3249         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3250 }
3251
3252 /*
3253  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3254  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3255  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3256  * may still exist in local DMA zone.
3257  */
3258 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3259
3260 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3261 {
3262         int pos, j, node;
3263         int zone_type;          /* needs to be signed */
3264         struct zone *z;
3265         struct zonelist *zonelist;
3266
3267         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3268         pos = 0;
3269         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3270                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3271                         node = node_order[j];
3272                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3273                         if (populated_zone(z)) {
3274                                 zoneref_set_zone(z,
3275                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3276                                 check_highest_zone(zone_type);
3277                         }
3278                 }
3279         }
3280         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3281         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3282 }
3283
3284 static int default_zonelist_order(void)
3285 {
3286         int nid, zone_type;
3287         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3288         struct zone *z;
3289         int average_size;
3290         /*
3291          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3292          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3293          * into OOM very easily.
3294          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3295          */
3296         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3297         low_kmem_size = 0;
3298         total_size = 0;
3299         for_each_online_node(nid) {
3300                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3301                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3302                         if (populated_zone(z)) {
3303                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3304                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3305                                 total_size += z->present_pages;
3306                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3307                                 /*
3308                                  * If any node has only lowmem, then node order
3309                                  * is preferred to allow kernel allocations
3310                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3311                                  * on other nodes when there is an abundance of
3312                                  * lowmem available to allocate from.
3313                                  */
3314                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3315                         }
3316                 }
3317         }
3318         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3319             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3320                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3321         /*
3322          * look into each node's config.
3323          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3324          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3325          */
3326         average_size = total_size /
3327                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3328         for_each_online_node(nid) {
3329                 low_kmem_size = 0;
3330                 total_size = 0;
3331                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3332                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3333                         if (populated_zone(z)) {
3334                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3335                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3336                                 total_size += z->present_pages;
3337                         }
3338                 }
3339                 if (low_kmem_size &&
3340                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3341                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3342                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3343         }
3344         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3345 }
3346
3347 static void set_zonelist_order(void)
3348 {
3349         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3350                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3351         else
3352                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3353 }
3354
3355 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3356 {
3357         int j, node, load;
3358         enum zone_type i;
3359         nodemask_t used_mask;
3360         int local_node, prev_node;
3361         struct zonelist *zonelist;
3362         int order = current_zonelist_order;
3363
3364         /* initialize zonelists */
3365         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3366                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3367                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3368                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3369         }
3370
3371         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3372         local_node = pgdat->node_id;
3373         load = nr_online_nodes;
3374         prev_node = local_node;
3375         nodes_clear(used_mask);
3376
3377         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3378         j = 0;
3379
3380         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3381                 int distance = node_distance(local_node, node);
3382
3383                 /*
3384                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3385                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3386                  */
3387                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3388                         zone_reclaim_mode = 1;
3389
3390                 /*
3391                  * We don't want to pressure a particular node.
3392                  * So adding penalty to the first node in same
3393                  * distance group to make it round-robin.
3394                  */
3395                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3396                         node_load[node] = load;
3397
3398                 prev_node = node;
3399                 load--;
3400                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3401                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3402                 else
3403                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3404         }
3405
3406         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3407                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3408                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3409         }
3410
3411         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3412 }
3413
3414 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3415 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3416 {
3417         struct zonelist *zonelist;
3418         struct zonelist_cache *zlc;
3419         struct zoneref *z;
3420
3421         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3422         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3423         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3424         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3425                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3426 }
3427
3428 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3429 /*
3430  * Return node id of node used for "local" allocations.
3431  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3432  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3433  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3434  */
3435 int local_memory_node(int node)
3436 {
3437         struct zone *zone;
3438
3439         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3440                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3441                                    NULL,
3442                                    &zone);
3443         return zone->node;
3444 }
3445 #endif
3446
3447 #else   /* CONFIG_NUMA */
3448
3449 static void set_zonelist_order(void)
3450 {
3451         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3452 }
3453
3454 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3455 {
3456         int node, local_node;
3457         enum zone_type j;
3458         struct zonelist *zonelist;
3459
3460         local_node = pgdat->node_id;
3461
3462         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3463         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3464
3465         /*
3466          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3467          * of all the other nodes.
3468          * We don't want to pressure a particular node, so when
3469          * building the zones for node N, we make sure that the
3470          * zones coming right after the local ones are those from
3471          * node N+1 (modulo N)
3472          */
3473         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3474                 if (!node_online(node))
3475                         continue;
3476                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3477                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3478         }
3479         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3480                 if (!node_online(node))
3481                         continue;
3482                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3483                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3484         }
3485
3486         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3487         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3488 }
3489
3490 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3491 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3492 {
3493         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3494 }
3495
3496 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3497
3498 /*
3499  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3500  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3501  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3502  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3503  * with interrupts disabled.
3504  *
3505  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3506  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3507  * hotplugged processors.
3508  *
3509  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3510  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3511  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3512  */
3513 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3514 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3515 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3516
3517 /*
3518  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3519  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3520  */
3521 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3522
3523 /* return values int ....just for stop_machine() */
3524 static int __build_all_zonelists(void *data)
3525 {
3526         int nid;
3527         int cpu;
3528         pg_data_t *self = data;
3529
3530 #ifdef CONFIG_NUMA
3531         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3532 #endif
3533
3534         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3535                 build_zonelists(self);
3536                 build_zonelist_cache(self);
3537         }
3538
3539         for_each_online_node(nid) {
3540                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3541
3542                 build_zonelists(pgdat);
3543                 build_zonelist_cache(pgdat);
3544         }
3545
3546         /*
3547          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3548          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3549          * each zone will be allocated later when the per cpu
3550          * allocator is available.
3551          *
3552          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3553          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3554          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3555          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3556          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3557          * (a chicken-egg dilemma).
3558          */
3559         for_each_possible_cpu(cpu) {
3560                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3561
3562 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3563                 /*
3564                  * We now know the "local memory node" for each node--
3565                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3566                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3567                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3568                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3569                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3570                  */
3571                 if (cpu_online(cpu))
3572                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3573 #endif
3574         }
3575
3576         return 0;
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Called with zonelists_mutex held always
3581  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3582  */
3583 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3584 {
3585         set_zonelist_order();
3586
3587         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3588                 __build_all_zonelists(NULL);
3589                 mminit_verify_zonelist();
3590                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3591         } else {
3592                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3593                    of zonelist */
3594 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3595                 if (zone)
3596                         setup_zone_pageset(zone);
3597 #endif
3598                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3599                 /* cpuset refresh routine should be here */
3600         }
3601         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3602         /*
3603          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3604          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3605          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3606          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3607          * disabled and enable it later
3608          */
3609         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3610                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3611         else
3612                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3613
3614         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3615                 "Total pages: %ld\n",
3616                         nr_online_nodes,
3617                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3618                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3619                         vm_total_pages);
3620 #ifdef CONFIG_NUMA
3621         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3622 #endif
3623 }
3624
3625 /*
3626  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3627  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3628  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3629  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3630  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3631  * conservative, even though it seems large.
3632  *
3633  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3634  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3635  */
3636 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3637
3638 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3639 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3640 {
3641         unsigned long size = 1;
3642
3643         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3644
3645         while (size < pages)
3646                 size <<= 1;
3647
3648         /*
3649          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3650          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3651          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3652          */
3653         size = min(size, 4096UL);
3654
3655         return max(size, 4UL);
3656 }
3657 #else
3658 /*
3659  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3660  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3661  *
3662  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3663  *
3664  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3665  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3666  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3667  *
3668  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3669  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3670  *
3671  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3672  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3673  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3674  */
3675 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3676 {
3677         return 4096UL;
3678 }
3679 #endif
3680
3681 /*
3682  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3683  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3684  * hash function before the remainder is taken.
3685  */
3686 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3687 {
3688         return ffz(~size);
3689 }
3690
3691 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3692
3693 /*
3694  * Check if a pageblock contains reserved pages
3695  */
3696 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3697 {
3698         unsigned long pfn;
3699
3700         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3701                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3702                         return 1;
3703         }
3704         return 0;
3705 }
3706
3707 /*
3708  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3709  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3710  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3711  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3712  * blocks as reclaim kicks in
3713  */
3714 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3715 {
3716         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3717         struct page *page;
3718         unsigned long block_migratetype;
3719         int reserve;
3720
3721         /*
3722          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3723          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3724          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3725          * the block.
3726          */
3727         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3728         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3729         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3730         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3731                                                         pageblock_order;
3732
3733         /*
3734          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3735          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3736          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3737          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3738          * future allocation of hugepages at runtime.
3739          */
3740         reserve = min(2, reserve);
3741
3742         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3743                 if (!pfn_valid(pfn))
3744                         continue;
3745                 page = pfn_to_page(pfn);
3746
3747                 /* Watch out for overlapping nodes */
3748                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3749                         continue;
3750
3751                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3752
3753                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3754                 if (reserve > 0) {
3755                         /*
3756                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3757                          * them.
3758                          */
3759                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3760                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3761                                 continue;
3762
3763                         /* If this block is reserved, account for it */
3764                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3765                                 reserve--;
3766                                 continue;
3767                         }
3768
3769                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3770                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3771                                 set_pageblock_migratetype(page,
3772                                                         MIGRATE_RESERVE);
3773                                 move_freepages_block(zone, page,
3774                                                         MIGRATE_RESERVE);
3775                                 reserve--;
3776                                 continue;
3777                         }
3778                 }
3779
3780                 /*
3781                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3782                  * take it back
3783                  */
3784                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3785                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3786                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3787                 }
3788         }
3789 }
3790
3791 /*
3792  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3793  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3794  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3795  */
3796 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3797                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3798 {
3799         struct page *page;
3800         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3801         unsigned long pfn;
3802         struct zone *z;
3803
3804         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3805                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3806
3807         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3808         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3809                 /*
3810                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3811                  * handed to this function.  They do not
3812                  * exist on hotplugged memory.
3813                  */
3814                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3815                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3816                                 continue;
3817                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3818                                 continue;
3819                 }
3820                 page = pfn_to_page(pfn);
3821                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3822                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3823                 init_page_count(page);
3824                 reset_page_mapcount(page);
3825                 SetPageReserved(page);
3826                 /*
3827                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3828                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3829                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3830                  * the address space during boot when many long-lived
3831                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3832                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3833                  * setup_zone_migrate_reserve()
3834                  *
3835                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3836                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3837                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3838                  * pfn out of zone.
3839                  */
3840                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3841                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3842                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3843                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3844
3845                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3846 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3847                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3848                 if (!is_highmem_idx(zone))
3849                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3850 #endif
3851         }
3852 }
3853
3854 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3855 {
3856         int order, t;
3857         for_each_migratetype_order(order, t) {
3858                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3859                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3860         }
3861 }
3862
3863 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3864 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3865         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3866 #endif
3867
3868 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3869 {
3870 #ifdef CONFIG_MMU
3871         int batch;
3872
3873         /*
3874          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3875          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3876          *
3877          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3878          */
3879         batch = zone->present_pages / 1024;
3880         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3881                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3882         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3883         if (batch < 1)
3884                 batch = 1;
3885
3886         /*
3887          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3888          * of 2 value was found to be more likely to have
3889          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3890          *
3891          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3892          * batches of pages, one task can end up with a lot
3893          * of pages of one half of the possible page colors
3894          * and the other with pages of the other colors.
3895          */
3896         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3897
3898         return batch;
3899
3900 #else
3901         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3902          * conditions.
3903          *
3904          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3905          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3906          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3907          *
3908          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3909          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3910          * can be a significant delay between the individual batches being
3911          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3912          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3913          */
3914         return 0;
3915 #endif
3916 }
3917
3918 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3919 {
3920         struct per_cpu_pages *pcp;
3921         int migratetype;
3922
3923         memset(p, 0, sizeof(*p));
3924
3925         pcp = &p->pcp;
3926         pcp->count = 0;
3927         pcp->high = 6 * batch;
3928         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3929         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3930                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3931 }
3932
3933 /*
3934  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3935  * to the value high for the pageset p.
3936  */
3937
3938 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3939                                 unsigned long high)
3940 {
3941         struct per_cpu_pages *pcp;
3942
3943         pcp = &p->pcp;
3944         pcp->high = high;
3945         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3946         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3947                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3948 }
3949
3950 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3951 {
3952         int cpu;
3953
3954         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3955
3956         for_each_possible_cpu(cpu) {
3957                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3958
3959                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3960
3961                 if (percpu_pagelist_fraction)
3962                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3963                                 (zone->present_pages /
3964                                         percpu_pagelist_fraction));
3965         }
3966 }
3967
3968 /*
3969  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3970  * Before this call only boot pagesets were available.
3971  */
3972 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3973 {
3974         struct zone *zone;
3975
3976         for_each_populated_zone(zone)
3977                 setup_zone_pageset(zone);
3978 }
3979
3980 static noinline __init_refok
3981 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3982 {
3983         int i;
3984         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3985         size_t alloc_size;
3986
3987         /*
3988          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3989          * per zone.
3990          */
3991         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3992                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3993         zone->wait_table_bits =
3994                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3995         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3996                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3997
3998         if (!slab_is_available()) {
3999                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4000                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4001         } else {
4002                 /*
4003                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4004                  * via memory hot-add.
4005                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4006                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4007                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4008                  * node itself as well.
4009                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4010                  * necessary.
4011                  */
4012                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4013         }
4014         if (!zone->wait_table)
4015                 return -ENOMEM;
4016
4017         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4018                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4019
4020         return 0;
4021 }
4022
4023 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4024 {
4025         /*
4026          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4027          * relies on the ability of the linker to provide the
4028          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4029          */
4030         zone->pageset = &boot_pageset;
4031
4032         if (zone->present_pages)
4033                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4034                         zone->name, zone->present_pages,
4035                                          zone_batchsize(zone));
4036 }
4037
4038 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4039                                         unsigned long zone_start_pfn,
4040                                         unsigned long size,
4041                                         enum memmap_context context)
4042 {
4043         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4044         int ret;
4045         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4046         if (ret)
4047                 return ret;
4048         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4049
4050         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4051
4052         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4053                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4054                         pgdat->node_id,
4055                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4056                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4057
4058         zone_init_free_lists(zone);
4059
4060         return 0;
4061 }
4062
4063 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4064 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4065 /*
4066  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4067  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4068  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4069  * alternative
4070  */
4071 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4072 {
4073         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4074         int i, nid;
4075
4076         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4077                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4078                         return nid;
4079         /* This is a memory hole */
4080         return -1;
4081 }
4082 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4083
4084 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4085 {
4086         int nid;
4087
4088         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4089         if (nid >= 0)
4090                 return nid;
4091         /* just returns 0 */
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4096 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4097 {
4098         int nid;
4099
4100         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4101         if (nid >= 0 && nid != node)
4102                 return false;
4103         return true;
4104 }
4105 #endif
4106
4107 /**
4108  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4109  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4110  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4111  *
4112  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4113  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4114  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4115  */
4116 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4117 {
4118         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4119         int i, this_nid;
4120
4121         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4122                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4123                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4124
4125                 if (start_pfn < end_pfn)
4126                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4127                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4128                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4129         }
4130 }
4131
4132 /**
4133  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4134  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4135  *
4136  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4137  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4138  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4139  */
4140 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4141 {
4142         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4143         int i, this_nid;
4144
4145         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4146                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4147 }
4148
4149 /**
4150  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4151  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4152  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4153  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4154  *
4155  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4156  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4157  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4158  * PFNs will be 0.
4159  */
4160 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4161                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4162 {
4163         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4164         int i;
4165
4166         *start_pfn = -1UL;
4167         *end_pfn = 0;
4168
4169         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4170                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4171                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4172         }
4173
4174         if (*start_pfn == -1UL)
4175                 *start_pfn = 0;
4176 }
4177
4178 /*
4179  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4180  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4181  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4182  */
4183 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4184 {
4185         int zone_index;
4186         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4187                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4188                         continue;
4189
4190                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4191                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4192                         break;
4193         }
4194
4195         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4196         movable_zone = zone_index;
4197 }
4198
4199 /*
4200  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4201  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4202  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4203  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4204  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4205  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4206  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4207  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4208  */
4209 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4210                                         unsigned long zone_type,
4211                                         unsigned long node_start_pfn,
4212                                         unsigned long node_end_pfn,
4213                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4214                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4215 {
4216         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4217         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4218                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4219                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4220                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4221                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4222                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4223
4224                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4225                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4226                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4227                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4228
4229                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4230                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4231                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4232         }
4233 }
4234
4235 /*
4236  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4237  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4238  */
4239 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4240                                         unsigned long zone_type,
4241                                         unsigned long *ignored)
4242 {
4243         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4244         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4245
4246         /* Get the start and end of the node and zone */
4247         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4248         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4249         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4250         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4251                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4252                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4253
4254         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4255         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4256                 return 0;
4257
4258         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4259         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4260         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4261
4262         /* Return the spanned pages */
4263         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4264 }
4265
4266 /*
4267  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4268  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4269  */
4270 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4271                                 unsigned long range_start_pfn,
4272                                 unsigned long range_end_pfn)
4273 {
4274         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4275         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4276         int i;
4277
4278         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4279                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4280                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4281                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4282         }
4283         return nr_absent;
4284 }
4285
4286 /**
4287  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4288  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4289  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4290  *
4291  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4292  */
4293 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4294                                                         unsigned long end_pfn)
4295 {
4296         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4297 }
4298
4299 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4300 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4301                                         unsigned long zone_type,
4302                                         unsigned long *ignored)
4303 {
4304         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4305         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4306         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4307         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4308
4309         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4310         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4311         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4312
4313         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4314                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4315                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4316         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4317 }
4318
4319 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4320 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4321                                         unsigned long zone_type,
4322                                         unsigned long *zones_size)
4323 {
4324         return zones_size[zone_type];
4325 }
4326
4327 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4328                                                 unsigned long zone_type,
4329                                                 unsigned long *zholes_size)
4330 {
4331         if (!zholes_size)
4332                 return 0;
4333
4334         return zholes_size[zone_type];
4335 }
4336
4337 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4338
4339 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4340                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4341 {
4342         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4343         enum zone_type i;
4344
4345         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4346                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4347                                                                 zones_size);
4348         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4349
4350         realtotalpages = totalpages;
4351         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4352                 realtotalpages -=
4353                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4354                                                                 zholes_size);
4355         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4356         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4357                                                         realtotalpages);
4358 }
4359
4360 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4361 /*
4362  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4363  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4364  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4365  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4366  * bytes.
4367  */
4368 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4369 {
4370         unsigned long usemapsize;
4371
4372         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4373         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4374         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4375         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4376
4377         return usemapsize / 8;
4378 }
4379
4380 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4381                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4382 {
4383         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4384         zone->pageblock_flags = NULL;
4385         if (usemapsize)
4386                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4387                                                                    usemapsize);
4388 }
4389 #else
4390 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4391                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4392 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4393
4394 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4395
4396 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4397 void __init set_pageblock_order(void)
4398 {
4399         unsigned int order;
4400
4401         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4402         if (pageblock_order)
4403                 return;
4404
4405         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4406                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4407         else
4408                 order = MAX_ORDER - 1;
4409
4410         /*
4411          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4412          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4413          * powerpc.
4414          */
4415         pageblock_order = order;
4416 }
4417 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4418
4419 /*
4420  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4421  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4422  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4423  * the kernel config
4424  */
4425 void __init set_pageblock_order(void)
4426 {
4427 }
4428
4429 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4430
4431 /*
4432  * Set up the zone data structures:
4433  *   - mark all pages reserved
4434  *   - mark all memory queues empty
4435  *   - clear the memory bitmaps
4436  *
4437  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4438  */
4439 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4440                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4441 {
4442         enum zone_type j;
4443         int nid = pgdat->node_id;
4444         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4445         int ret;
4446
4447         pgdat_resize_init(pgdat);
4448         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4449         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4450         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4451
4452         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4453                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4454                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4455
4456                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4457                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4458                                                                 zholes_size);
4459
4460                 /*
4461                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4462                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4463                  * and per-cpu initialisations
4464                  */
4465                 memmap_pages =
4466                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4467                 if (realsize >= memmap_pages) {
4468                         realsize -= memmap_pages;
4469                         if (memmap_pages)
4470                                 printk(KERN_DEBUG
4471                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4472                                        zone_names[j], memmap_pages);
4473                 } else
4474                         printk(KERN_WARNING
4475                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4476                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4477
4478                 /* Account for reserved pages */
4479                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4480                         realsize -= dma_reserve;
4481                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4482                                         zone_names[0], dma_reserve);
4483                 }
4484
4485                 if (!is_highmem_idx(j))
4486                         nr_kernel_pages += realsize;
4487                 nr_all_pages += realsize;
4488
4489                 zone->spanned_pages = size;
4490                 zone->present_pages = realsize;
4491 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4492                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4493                                                 zone->spanned_pages;
4494                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4495 #endif
4496 #ifdef CONFIG_NUMA
4497                 zone->node = nid;
4498                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4499                                                 / 100;
4500                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4501 #endif
4502                 zone->name = zone_names[j];
4503                 spin_lock_init(&zone->lock);
4504                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4505                 zone_seqlock_init(zone);
4506                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4507
4508                 zone_pcp_init(zone);
4509                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4510                 if (!size)
4511                         continue;
4512
4513                 set_pageblock_order();
4514                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4515                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4516                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4517                 BUG_ON(ret);
4518                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4519                 zone_start_pfn += size;
4520         }
4521 }
4522
4523 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4524 {
4525         /* Skip empty nodes */
4526         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4527                 return;
4528
4529 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4530         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4531         if (!pgdat->node_mem_map) {
4532                 unsigned long size, start, end;
4533                 struct page *map;
4534
4535                 /*
4536                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4537                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4538                  * for the buddy allocator to function correctly.
4539                  */
4540                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4541                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4542                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4543                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4544                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4545                 if (!map)
4546                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4547                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4548         }
4549 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4550         /*
4551          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4552          */
4553         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4554                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4555 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4556                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4557                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4558 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4559         }
4560 #endif
4561 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4562 }
4563
4564 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4565                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4566 {
4567         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4568
4569         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4570         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4571
4572         pgdat->node_id = nid;
4573         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4574         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4575
4576         alloc_node_mem_map(pgdat);
4577 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4578         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4579                 nid, (unsigned long)pgdat,
4580                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4581 #endif
4582
4583         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4584 }
4585
4586 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4587
4588 #if MAX_NUMNODES > 1
4589 /*
4590  * Figure out the number of possible node ids.
4591  */
4592 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4593 {
4594         unsigned int node;
4595         unsigned int highest = 0;
4596
4597         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4598                 highest = node;
4599         nr_node_ids = highest + 1;
4600 }
4601 #else
4602 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4603 {
4604 }
4605 #endif
4606
4607 /**
4608  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4609  *
4610  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4611  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4612  * all the nodes.
4613  *
4614  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4615  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4616  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4617  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4618  *
4619  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4620  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4621  * populated node map.
4622  *
4623  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4624  * requirement (single node).
4625  */
4626 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4627 {
4628         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4629         unsigned long start, end, mask;
4630         int last_nid = -1;
4631         int i, nid;
4632
4633         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4634                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4635                         last_nid = nid;
4636                         last_end = end;
4637                         continue;
4638                 }
4639
4640                 /*
4641                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4642                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4643                  * too coarse to separate the current node from the last.
4644                  */
4645                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4646                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4647                         mask <<= 1;
4648
4649                 /* accumulate all internode masks */
4650                 accl_mask |= mask;
4651         }
4652
4653         /* convert mask to number of pages */
4654         return ~accl_mask + 1;
4655 }
4656
4657 /* Find the lowest pfn for a node */
4658 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4659 {
4660         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4661         unsigned long start_pfn;
4662         int i;
4663
4664         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4665                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4666
4667         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4668                 printk(KERN_WARNING
4669                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4670                 return 0;
4671         }
4672
4673         return min_pfn;
4674 }
4675
4676 /**
4677  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4678  *
4679  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4680  * add_active_range().
4681  */
4682 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4683 {
4684         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4685 }
4686
4687 /*
4688  * early_calculate_totalpages()
4689  * Sum pages in active regions for movable zone.
4690  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4691  */
4692 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4693 {
4694         unsigned long totalpages = 0;
4695         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4696         int i, nid;
4697
4698         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4699                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4700
4701                 totalpages += pages;
4702                 if (pages)
4703                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4704         }
4705         return totalpages;
4706 }
4707
4708 /*
4709  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4710  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4711  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4712  * others
4713  */
4714 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4715 {
4716         int i, nid;
4717         unsigned long usable_startpfn;
4718         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4719         /* save the state before borrow the nodemask */
4720         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4721         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4722         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4723
4724         /*
4725          * If movablecore was specified, calculate what size of
4726          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4727          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4728          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4729          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4730          * what movablecore would have allowed.
4731          */
4732         if (required_movablecore) {
4733                 unsigned long corepages;
4734
4735                 /*
4736                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4737                  * was requested by the user
4738                  */
4739                 required_movablecore =
4740                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4741                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4742
4743                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4744         }
4745
4746         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4747         if (!required_kernelcore)
4748                 goto out;
4749
4750         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4751         find_usable_zone_for_movable();
4752         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4753
4754 restart:
4755         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4756         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4757         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4758                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4759
4760                 /*
4761                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4762                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4763                  * amount of memory for the kernel
4764                  */
4765                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4766                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4767
4768                 /*
4769                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4770                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4771                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4772                  */
4773                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4774
4775                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4776                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4777                         unsigned long size_pages;
4778
4779                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4780                         if (start_pfn >= end_pfn)
4781                                 continue;
4782
4783                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4784                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4785                                 unsigned long kernel_pages;
4786                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4787                                                                 - start_pfn;
4788
4789                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4790                                                         kernelcore_remaining);
4791                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4792                                                         required_kernelcore);
4793
4794                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4795                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4796
4797                                         /*
4798                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4799                                          * that if we have to rebalance
4800                                          * kernelcore across nodes, we will
4801                                          * not double account here
4802                                          */
4803                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4804                                         continue;
4805                                 }
4806                                 start_pfn = usable_startpfn;
4807                         }
4808
4809                         /*
4810                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4811                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4812                          * number of pages used as kernelcore
4813                          */
4814                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4815                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4816                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4817                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4818
4819                         /*
4820                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4821                          * break if the kernelcore for this node has been
4822                          * satisified
4823                          */
4824                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4825                                                                 size_pages);
4826                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4827                         if (!kernelcore_remaining)
4828                                 break;
4829                 }
4830         }
4831
4832         /*
4833          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4834          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4835          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4836          * satisified
4837          */
4838         usable_nodes--;
4839         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4840                 goto restart;
4841
4842         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4843         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4844                 zone_movable_pfn[nid] =
4845                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4846
4847 out:
4848         /* restore the node_state */
4849         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4850 }
4851
4852 /* Any regular memory on that node ? */
4853 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4854 {
4855 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4856         enum zone_type zone_type;
4857
4858         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4859                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4860                 if (zone->present_pages) {
4861                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4862                         break;
4863                 }
4864         }
4865 #endif
4866 }
4867
4868 /**
4869  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4870  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4871  *
4872  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4873  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4874  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4875  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4876  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4877  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4878  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4879  * at arch_max_dma_pfn.
4880  */
4881 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4882 {
4883         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4884         int i, nid;
4885
4886         /* Record where the zone boundaries are */
4887         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4888                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4889         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4890                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4891         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4892         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4893         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4894                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4895                         continue;
4896                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4897                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4898                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4899                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4900         }
4901         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4902         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4903
4904         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4905         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4906         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4907
4908         /* Print out the zone ranges */
4909         printk("Zone ranges:\n");
4910         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4911                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4912                         continue;
4913                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4914                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4915                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4916                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4917                 else
4918                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4919                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4920                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4921                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4922         }
4923
4924         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4925         printk("Movable zone start for each node\n");
4926         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4927                 if (zone_movable_pfn[i])
4928                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4929                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4930         }
4931
4932         /* Print out the early_node_map[] */
4933         printk("Early memory node ranges\n");
4934         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4935                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4936                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4937
4938         /* Initialise every node */
4939         mminit_verify_pageflags_layout();
4940         setup_nr_node_ids();
4941         for_each_online_node(nid) {
4942                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4943                 free_area_init_node(nid, NULL,
4944                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4945
4946                 /* Any memory on that node */
4947                 if (pgdat->node_present_pages)
4948                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4949                 check_for_regular_memory(pgdat);
4950         }
4951 }
4952
4953 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4954 {
4955         unsigned long long coremem;
4956         if (!p)
4957                 return -EINVAL;
4958
4959         coremem = memparse(p, &p);
4960         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4961
4962         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4963         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4964
4965         return 0;
4966 }
4967
4968 /*
4969  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4970  * cannot be reclaimed or migrated.
4971  */
4972 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4973 {
4974         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4975 }
4976
4977 /*
4978  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4979  * can be reclaimed or migrated.
4980  */
4981 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4982 {
4983         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4984 }
4985
4986 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4987 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4988
4989 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4990
4991 /**
4992  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4993  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4994  *
4995  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4996  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4997  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4998  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4999  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5000  * smaller per-cpu batchsize.
5001  */
5002 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5003 {
5004         dma_reserve = new_dma_reserve;
5005 }
5006
5007 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5008 {
5009         free_area_init_node(0, zones_size,
5010                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5011 }
5012
5013 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5014                                  unsigned long action, void *hcpu)
5015 {
5016         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5017
5018         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5019                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5020                 drain_pages(cpu);
5021
5022                 /*
5023                  * Spill the event counters of the dead processor
5024                  * into the current processors event counters.
5025                  * This artificially elevates the count of the current
5026                  * processor.
5027                  */
5028                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5029
5030                 /*
5031                  * Zero the differential counters of the dead processor
5032                  * so that the vm statistics are consistent.
5033                  *
5034                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5035                  * race with what we are doing.
5036                  */
5037                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5038         }
5039         return NOTIFY_OK;
5040 }
5041
5042 void __init page_alloc_init(void)
5043 {
5044         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5045 }
5046
5047 /*
5048  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5049  *      or min_free_kbytes changes.
5050  */
5051 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5052 {
5053         struct pglist_data *pgdat;
5054         unsigned long reserve_pages = 0;
5055         enum zone_type i, j;
5056
5057         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5058                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5059                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5060                         unsigned long max = 0;
5061
5062                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5063                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5064                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5065                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5066                         }
5067
5068                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5069                         max += high_wmark_pages(zone);
5070
5071                         if (max > zone->present_pages)
5072                                 max = zone->present_pages;
5073                         reserve_pages += max;
5074                         /*
5075                          * Lowmem reserves are not available to
5076                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5077                          * kswapd tries to balance zones to their high
5078                          * watermark.  As a result, neither should be
5079                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5080                          * situation where reclaim has to clean pages
5081                          * in order to balance the zones.
5082                          */
5083                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5084                 }
5085         }
5086         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5087         totalreserve_pages = reserve_pages;
5088 }
5089
5090 /*
5091  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5092  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5093  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5094  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5095  */
5096 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5097 {
5098         struct pglist_data *pgdat;
5099         enum zone_type j, idx;
5100
5101         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5102                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5103                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5104                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5105
5106                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5107
5108                         idx = j;
5109                         while (idx) {
5110                                 struct zone *lower_zone;
5111
5112                                 idx--;
5113
5114                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5115                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5116
5117                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5118                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5119                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5120                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5121                         }
5122                 }
5123         }
5124
5125         /* update totalreserve_pages */
5126         calculate_totalreserve_pages();
5127 }
5128
5129 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5130 {
5131         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5132         unsigned long lowmem_pages = 0;
5133         struct zone *zone;
5134         unsigned long flags;
5135
5136         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5137         for_each_zone(zone) {
5138                 if (!is_highmem(zone))
5139                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5140         }
5141
5142         for_each_zone(zone) {
5143                 u64 tmp;
5144
5145                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5146                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5147                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5148                 if (is_highmem(zone)) {
5149                         /*
5150                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5151                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5152                          * value here.
5153                          *
5154                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5155                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5156                          * not be capped for highmem.
5157                          */
5158                         int min_pages;
5159
5160                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5161                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5162                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5163                         if (min_pages > 128)
5164                                 min_pages = 128;
5165                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5166                 } else {
5167                         /*
5168                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5169                          * proportionate to the zone's size.
5170                          */
5171                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5172                 }
5173
5174                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5175                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5176
5177                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5178                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5179                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5180
5181                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5182                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5183         }
5184
5185         /* update totalreserve_pages */
5186         calculate_totalreserve_pages();
5187 }
5188
5189 /**
5190  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5191  * or when memory is hot-{added|removed}
5192  *
5193  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5194  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5195  */
5196 void setup_per_zone_wmarks(void)
5197 {
5198         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5199         __setup_per_zone_wmarks();
5200         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5201 }
5202
5203 /*
5204  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5205  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5206  * to be referenced again before it is swapped out.
5207  *
5208  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5209  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5210  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5211  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5212  *
5213  * total     target    max
5214  * memory    ratio     inactive anon
5215  * -------------------------------------
5216  *   10MB       1         5MB
5217  *  100MB       1        50MB
5218  *    1GB       3       250MB
5219  *   10GB      10       0.9GB
5220  *  100GB      31         3GB
5221  *    1TB     101        10GB
5222  *   10TB     320        32GB
5223  */
5224 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5225 {
5226         unsigned int gb, ratio;
5227
5228         /* Zone size in gigabytes */
5229         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5230         if (gb)
5231                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5232         else
5233                 ratio = 1;
5234
5235         zone->inactive_ratio = ratio;
5236 }
5237
5238 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5239 {
5240         struct zone *zone;
5241
5242         for_each_zone(zone)
5243                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5244 }
5245
5246 /*
5247  * Initialise min_free_kbytes.
5248  *
5249  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5250  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5251  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5252  *
5253  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5254  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5255  *
5256  * which yields
5257  *
5258  * 16MB:        512k
5259  * 32MB:        724k
5260  * 64MB:        1024k
5261  * 128MB:       1448k
5262  * 256MB:       2048k
5263  * 512MB:       2896k
5264  * 1024MB:      4096k
5265  * 2048MB:      5792k
5266  * 4096MB:      8192k
5267  * 8192MB:      11584k
5268  * 16384MB:     16384k
5269  */
5270 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5271 {
5272         unsigned long lowmem_kbytes;
5273
5274         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5275
5276         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5277         if (min_free_kbytes < 128)
5278                 min_free_kbytes = 128;
5279         if (min_free_kbytes > 65536)
5280                 min_free_kbytes = 65536;
5281         setup_per_zone_wmarks();
5282         refresh_zone_stat_thresholds();
5283         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5284         setup_per_zone_inactive_ratio();
5285         return 0;
5286 }
5287 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5288
5289 /*
5290  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5291  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5292  *      changes.
5293  */
5294 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5295         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5296 {
5297         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5298         if (write)
5299                 setup_per_zone_wmarks();
5300         return 0;
5301 }
5302
5303 #ifdef CONFIG_NUMA
5304 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5305         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5306 {
5307         struct zone *zone;
5308         int rc;
5309
5310         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5311         if (rc)
5312                 return rc;
5313
5314         for_each_zone(zone)
5315                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5316                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5317         return 0;
5318 }
5319
5320 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5321         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5322 {
5323         struct zone *zone;
5324         int rc;
5325
5326         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5327         if (rc)
5328                 return rc;
5329
5330         for_each_zone(zone)
5331                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5332                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5333         return 0;
5334 }
5335 #endif
5336
5337 /*
5338  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5339  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5340  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5341  *
5342  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5343  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5344  * if in function of the boot time zone sizes.
5345  */
5346 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5347         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5348 {
5349         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5350         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5351         return 0;
5352 }
5353
5354 /*
5355  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5356  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5357  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5358  */
5359
5360 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5361         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5362 {
5363         struct zone *zone;
5364         unsigned int cpu;
5365         int ret;
5366
5367         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5368         if (!write || (ret < 0))
5369                 return ret;
5370         for_each_populated_zone(zone) {
5371                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5372                         unsigned long  high;
5373                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5374                         setup_pagelist_highmark(
5375                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5376                 }
5377         }
5378         return 0;
5379 }
5380
5381 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5382
5383 #ifdef CONFIG_NUMA
5384 static int __init set_hashdist(char *str)
5385 {
5386         if (!str)
5387                 return 0;
5388         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5389         return 1;
5390 }
5391 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5392 #endif
5393
5394 /*
5395  * allocate a large system hash table from bootmem
5396  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5397  *   quantity of entries
5398  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5399  */
5400 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5401                                      unsigned long bucketsize,
5402                                      unsigned long numentries,
5403                                      int scale,
5404                                      int flags,
5405                                      unsigned int *_hash_shift,
5406                                      unsigned int *_hash_mask,
5407                                      unsigned long low_limit,
5408                                      unsigned long high_limit)
5409 {
5410         unsigned long long max = high_limit;
5411         unsigned long log2qty, size;
5412         void *table = NULL;
5413
5414         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5415         if (!numentries) {
5416                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5417                 numentries = nr_kernel_pages;
5418                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5419                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5420                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5421
5422                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5423                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5424                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5425                 else
5426                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5427
5428                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5429                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5430                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5431                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5432                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5433                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5434                                 BUG_ON(!numentries);
5435                         }
5436                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5437                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5438         }
5439         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5440
5441         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5442         if (max == 0) {
5443                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5444                 do_div(max, bucketsize);
5445         }
5446         max = min(max, 0x80000000ULL);
5447
5448         if (numentries < low_limit)
5449                 numentries = low_limit;
5450         if (numentries > max)
5451                 numentries = max;
5452
5453         log2qty = ilog2(numentries);
5454
5455         do {
5456                 size = bucketsize << log2qty;
5457                 if (flags & HASH_EARLY)
5458                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5459                 else if (hashdist)
5460                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5461                 else {
5462                         /*
5463                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5464                          * some pages at the end of hash table which
5465                          * alloc_pages_exact() automatically does
5466                          */
5467                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5468                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5469                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5470                         }
5471                 }
5472         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5473
5474         if (!table)
5475                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5476
5477         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5478                tablename,
5479                (1UL << log2qty),
5480                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5481                size);
5482
5483         if (_hash_shift)
5484                 *_hash_shift = log2qty;
5485         if (_hash_mask)
5486                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5487
5488         return table;
5489 }
5490
5491 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5492 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5493                                                         unsigned long pfn)
5494 {
5495 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5496         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5497 #else
5498         return zone->pageblock_flags;
5499 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5500 }
5501
5502 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5503 {
5504 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5505         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5506         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5507 #else
5508         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5509         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5510 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5511 }
5512
5513 /**
5514  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5515  * @page: The page within the block of interest
5516  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5517  * @end_bitidx: The last bit of interest
5518  * returns pageblock_bits flags
5519  */
5520 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5521                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5522 {
5523         struct zone *zone;
5524         unsigned long *bitmap;
5525         unsigned long pfn, bitidx;
5526         unsigned long flags = 0;
5527         unsigned long value = 1;
5528
5529         zone = page_zone(page);
5530         pfn = page_to_pfn(page);
5531         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5532         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5533
5534         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5535                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5536                         flags |= value;
5537
5538         return flags;
5539 }
5540
5541 /**
5542  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5543  * @page: The page within the block of interest
5544  * @start_bitidx: The first bit of interest
5545  * @end_bitidx: The last bit of interest
5546  * @flags: The flags to set
5547  */
5548 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5549                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5550 {
5551         struct zone *zone;
5552         unsigned long *bitmap;
5553         unsigned long pfn, bitidx;
5554         unsigned long value = 1;
5555
5556         zone = page_zone(page);
5557         pfn = page_to_pfn(page);
5558         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5559         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5560         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5561         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5562
5563         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5564                 if (flags & value)
5565                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5566                 else
5567                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5568 }
5569
5570 /*
5571  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5572  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5573  *
5574  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5575  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5576  * expect this function should be exact.
5577  */
5578 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5579 {
5580         unsigned long pfn, iter, found;
5581         int mt;
5582
5583         /*
5584          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5585          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5586          */
5587         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5588                 return false;
5589         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5590         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5591                 return false;
5592
5593         pfn = page_to_pfn(page);
5594         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5595                 unsigned long check = pfn + iter;
5596
5597                 if (!pfn_valid_within(check))
5598                         continue;
5599
5600                 page = pfn_to_page(check);
5601                 /*
5602                  * We can't use page_count without pin a page
5603                  * because another CPU can free compound page.
5604                  * This check already skips compound tails of THP
5605                  * because their page->_count is zero at all time.
5606                  */
5607                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5608                         if (PageBuddy(page))
5609                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5610                         continue;
5611                 }
5612
5613                 if (!PageLRU(page))
5614                         found++;
5615                 /*
5616                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5617                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5618                  * and it still to be fixed.
5619                  */
5620                 /*
5621                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5622                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5623                  *
5624                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5625                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5626                  * page at boot.
5627                  */
5628                 if (found > count)
5629                         return true;
5630         }
5631         return false;
5632 }
5633
5634 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5635 {
5636         struct zone *zone;
5637         unsigned long pfn;
5638
5639         /*
5640          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5641          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5642          * the zone but still within the section.
5643          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5644          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5645          */
5646         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5647                 return false;
5648
5649         zone = page_zone(page);
5650         pfn = page_to_pfn(page);
5651         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5652                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5653                 return false;
5654
5655         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5656 }
5657
5658 #ifdef CONFIG_CMA
5659
5660 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5661 {
5662         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5663                              pageblock_nr_pages) - 1);
5664 }
5665
5666 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5667 {
5668         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5669                                 pageblock_nr_pages));
5670 }
5671
5672 static struct page *
5673 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5674                              int **resultp)
5675 {
5676         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5677
5678         if (PageHighMem(page))
5679                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5680
5681         return alloc_page(gfp_mask);
5682 }
5683
5684 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5685 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5686 {
5687         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5688
5689         unsigned long pfn = start;
5690         unsigned int tries = 0;
5691         int ret = 0;
5692
5693         struct compact_control cc = {
5694                 .nr_migratepages = 0,
5695                 .order = -1,
5696                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5697                 .sync = true,
5698         };
5699         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5700
5701         migrate_prep_local();
5702
5703         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5704                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5705                         ret = -EINTR;
5706                         break;
5707                 }
5708
5709                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5710                         cc.nr_migratepages = 0;
5711                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5712                                                          pfn, end);
5713                         if (!pfn) {
5714                                 ret = -EINTR;
5715                                 break;
5716                         }
5717                         tries = 0;
5718                 } else if (++tries == 5) {
5719                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5720                         break;
5721                 }
5722
5723                 reclaim_clean_pages_from_list(cc.zone, &cc.migratepages);
5724
5725                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5726                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5727                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5728         }
5729
5730         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5731         return ret > 0 ? 0 : ret;
5732 }
5733
5734 /*
5735  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5736  */
5737 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5738 {
5739         unsigned long flags;
5740         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5741         zone->min_cma_pages += count;
5742         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5743         setup_per_zone_wmarks();
5744 }
5745
5746 /*
5747  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5748  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5749  *__alloc_pages_slowpath() function.
5750  */
5751 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5752 {
5753         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5754         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5755         int did_some_progress = 0;
5756         int order = 1;
5757
5758         /*
5759          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5760          * to stabilise at new watermark level.
5761          */
5762         __update_cma_watermarks(zone, count);
5763
5764         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5765         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5766                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5767
5768                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5769                                                       NULL);
5770                 if (!did_some_progress) {
5771                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5772                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5773                 }
5774         }
5775
5776         /* Restore original watermark levels. */
5777         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5778
5779         return count;
5780 }
5781
5782 /**
5783  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5784  * @start:      start PFN to allocate
5785  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5786  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5787  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5788  *                      in range must have the same migratetype and it must
5789  *                      be either of the two.
5790  *
5791  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5792  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5793  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5794  * pages fall in.
5795  *
5796  * The PFN range must belong to a single zone.
5797  *
5798  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5799  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5800  * need to be freed with free_contig_range().
5801  */
5802 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5803                        unsigned migratetype)
5804 {
5805         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5806         unsigned long outer_start, outer_end;
5807         int ret = 0, order;
5808
5809         /*
5810          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5811          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5812          * have different sizes, and due to the way page allocator
5813          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5814          * that page allocator won't try to merge buddies from
5815          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5816          * other migration type.
5817          *
5818          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5819          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5820          * we are interested in).  This will put all the pages in
5821          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5822          *
5823          * When this is done, we take the pages in range from page
5824          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5825          * page allocator will never consider using them.
5826          *
5827          * This lets us mark the pageblocks back as
5828          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5829          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5830          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5831          */
5832
5833         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5834                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5835         if (ret)
5836                 goto done;
5837
5838         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5839         if (ret)
5840                 goto done;
5841
5842         /*
5843          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5844          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5845          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5846          * What we are going to do is to allocate all pages from
5847          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5848          *
5849          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5850          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5851          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5852          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5853          * once this is done free the pages we are not interested in.
5854          *
5855          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5856          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5857          */
5858
5859         lru_add_drain_all();
5860         drain_all_pages();
5861
5862         order = 0;
5863         outer_start = start;
5864         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5865                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5866                         ret = -EBUSY;
5867                         goto done;
5868                 }
5869                 outer_start &= ~0UL << order;
5870         }
5871
5872         /* Make sure the range is really isolated. */
5873         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5874                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5875                        outer_start, end);
5876                 ret = -EBUSY;
5877                 goto done;
5878         }
5879
5880         /*
5881          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5882          * will not starve the system.
5883          */
5884         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5885
5886         /* Grab isolated pages from freelists. */
5887         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5888         if (!outer_end) {
5889                 ret = -EBUSY;
5890                 goto done;
5891         }
5892
5893         /* Free head and tail (if any) */
5894         if (start != outer_start)
5895                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5896         if (end != outer_end)
5897                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5898
5899 done:
5900         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5901                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5902         return ret;
5903 }
5904
5905 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5906 {
5907         for (; nr_pages--; ++pfn)
5908                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5909 }
5910 #endif
5911
5912 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5913 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5914 {
5915         struct zone *zone = data;
5916         int cpu;
5917         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5918
5919         for_each_possible_cpu(cpu) {
5920                 struct per_cpu_pageset *pset;
5921                 struct per_cpu_pages *pcp;
5922
5923                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5924                 pcp = &pset->pcp;
5925
5926                 local_irq_save(flags);
5927                 if (pcp->count > 0)
5928                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5929                 setup_pageset(pset, batch);
5930                 local_irq_restore(flags);
5931         }
5932         return 0;
5933 }
5934
5935 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5936 {
5937         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5938 }
5939 #endif
5940
5941 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5942 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5943 {
5944         unsigned long flags;
5945
5946         /* avoid races with drain_pages()  */
5947         local_irq_save(flags);
5948         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5949                 free_percpu(zone->pageset);
5950                 zone->pageset = &boot_pageset;
5951         }
5952         local_irq_restore(flags);
5953 }
5954
5955 /*
5956  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5957  */
5958 void
5959 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5960 {
5961         struct page *page;
5962         struct zone *zone;
5963         int order, i;
5964         unsigned long pfn;
5965         unsigned long flags;
5966         /* find the first valid pfn */
5967         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5968                 if (pfn_valid(pfn))
5969                         break;
5970         if (pfn == end_pfn)
5971                 return;
5972         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5973         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5974         pfn = start_pfn;
5975         while (pfn < end_pfn) {
5976                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5977                         pfn++;
5978                         continue;
5979                 }
5980                 page = pfn_to_page(pfn);
5981                 BUG_ON(page_count(page));
5982                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5983                 order = page_order(page);
5984 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5985                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5986                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5987 #endif
5988                 list_del(&page->lru);
5989                 rmv_page_order(page);
5990                 zone->free_area[order].nr_free--;
5991                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5992                                       - (1UL << order));
5993                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5994                         SetPageReserved((page+i));
5995                 pfn += (1 << order);
5996         }
5997         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5998 }
5999 #endif
6000
6001 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6002 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6003 {
6004         struct zone *zone = page_zone(page);
6005         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6006         unsigned long flags;
6007         int order;
6008
6009         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6010         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6011                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6012
6013                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6014                         break;
6015         }
6016         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6017
6018         return order < MAX_ORDER;
6019 }
6020 #endif
6021
6022 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6023         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6024         {1UL << PG_error,               "error"         },
6025         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6026         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6027         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6028         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6029         {1UL << PG_active,              "active"        },
6030         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6031         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6032         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6033         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6034         {1UL << PG_private,             "private"       },
6035         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6036         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6037 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6038         {1UL << PG_head,                "head"          },
6039         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6040 #else
6041         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6042 #endif
6043         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6044         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6045         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6046         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6047         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6048 #ifdef CONFIG_MMU
6049         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6050 #endif
6051 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6052         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6053 #endif
6054 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6055         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6056 #endif
6057 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6058         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6059 #endif
6060 };
6061
6062 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6063 {
6064         const char *delim = "";
6065         unsigned long mask;
6066         int i;
6067
6068         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6069
6070         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6071
6072         /* remove zone id */
6073         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6074
6075         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6076
6077                 mask = pageflag_names[i].mask;
6078                 if ((flags & mask) != mask)
6079                         continue;
6080
6081                 flags &= ~mask;
6082                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6083                 delim = "|";
6084         }
6085
6086         /* check for left over flags */
6087         if (flags)
6088                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6089
6090         printk(")\n");
6091 }
6092
6093 void dump_page(struct page *page)
6094 {
6095         printk(KERN_ALERT
6096                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6097                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6098                 page->mapping, page->index);
6099         dump_page_flags(page->flags);
6100         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6101 }