mm: numa: Introduce last_nid to the page frame
[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 static inline int free_pages_check(struct page *page)
602 {
603         if (unlikely(page_mapcount(page) |
604                 (page->mapping != NULL)  |
605                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
606                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
607                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
608                 bad_page(page);
609                 return 1;
610         }
611         reset_page_last_nid(page);
612         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
613                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
614         return 0;
615 }
616
617 /*
618  * Frees a number of pages from the PCP lists
619  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
620  * count is the number of pages to free.
621  *
622  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
623  * see if this freeing clears that state.
624  *
625  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
626  * pinned" detection logic.
627  */
628 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
629                                         struct per_cpu_pages *pcp)
630 {
631         int migratetype = 0;
632         int batch_free = 0;
633         int to_free = count;
634
635         spin_lock(&zone->lock);
636         zone->all_unreclaimable = 0;
637         zone->pages_scanned = 0;
638
639         while (to_free) {
640                 struct page *page;
641                 struct list_head *list;
642
643                 /*
644                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
645                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
646                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
647                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
648                  * lists
649                  */
650                 do {
651                         batch_free++;
652                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
653                                 migratetype = 0;
654                         list = &pcp->lists[migratetype];
655                 } while (list_empty(list));
656
657                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
658                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
659                         batch_free = to_free;
660
661                 do {
662                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
663
664                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
665                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
666                         list_del(&page->lru);
667                         mt = get_freepage_migratetype(page);
668                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
669                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
670                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
671                         if (is_migrate_cma(mt))
672                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
673                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
674         }
675         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
676         spin_unlock(&zone->lock);
677 }
678
679 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
680                                 int migratetype)
681 {
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->all_unreclaimable = 0;
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
687         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
688                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
689         spin_unlock(&zone->lock);
690 }
691
692 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
693 {
694         int i;
695         int bad = 0;
696
697         trace_mm_page_free(page, order);
698         kmemcheck_free_shadow(page, order);
699
700         if (PageAnon(page))
701                 page->mapping = NULL;
702         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
703                 bad += free_pages_check(page + i);
704         if (bad)
705                 return false;
706
707         if (!PageHighMem(page)) {
708                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
709                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
710                                            PAGE_SIZE << order);
711         }
712         arch_free_page(page, order);
713         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
714
715         return true;
716 }
717
718 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         unsigned long flags;
721         int migratetype;
722
723         if (!free_pages_prepare(page, order))
724                 return;
725
726         local_irq_save(flags);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
729         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
730         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
731         local_irq_restore(flags);
732 }
733
734 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
735 {
736         unsigned int nr_pages = 1 << order;
737         unsigned int loop;
738
739         prefetchw(page);
740         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
741                 struct page *p = &page[loop];
742
743                 if (loop + 1 < nr_pages)
744                         prefetchw(p + 1);
745                 __ClearPageReserved(p);
746                 set_page_count(p, 0);
747         }
748
749         set_page_refcounted(page);
750         __free_pages(page, order);
751 }
752
753 #ifdef CONFIG_CMA
754 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
755 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
756 {
757         unsigned i = pageblock_nr_pages;
758         struct page *p = page;
759
760         do {
761                 __ClearPageReserved(p);
762                 set_page_count(p, 0);
763         } while (++p, --i);
764
765         set_page_refcounted(page);
766         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
767         __free_pages(page, pageblock_order);
768         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
774  * Please do not alter this order without good reasons and regression
775  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
776  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
777  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
778  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
779  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
780  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
781  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
782  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
783  *
784  * -- wli
785  */
786 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
787         int low, int high, struct free_area *area,
788         int migratetype)
789 {
790         unsigned long size = 1 << high;
791
792         while (high > low) {
793                 area--;
794                 high--;
795                 size >>= 1;
796                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
797
798 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
799                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
800                         /*
801                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
802                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
803                          * Corresponding page table entries will not be touched,
804                          * pages will stay not present in virtual address space
805                          */
806                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
807                         set_page_guard_flag(&page[size]);
808                         set_page_private(&page[size], high);
809                         /* Guard pages are not available for any usage */
810                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
811                                                   migratetype);
812                         continue;
813                 }
814 #endif
815                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
816                 area->nr_free++;
817                 set_page_order(&page[size], high);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * This page is about to be returned from the page allocator
823  */
824 static inline int check_new_page(struct page *page)
825 {
826         if (unlikely(page_mapcount(page) |
827                 (page->mapping != NULL)  |
828                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
829                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
830                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
831                 bad_page(page);
832                 return 1;
833         }
834         return 0;
835 }
836
837 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
838 {
839         int i;
840
841         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
842                 struct page *p = page + i;
843                 if (unlikely(check_new_page(p)))
844                         return 1;
845         }
846
847         set_page_private(page, 0);
848         set_page_refcounted(page);
849
850         arch_alloc_page(page, order);
851         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
852
853         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
854                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
855
856         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
857                 prep_compound_page(page, order);
858
859         return 0;
860 }
861
862 /*
863  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
864  * the smallest available page from the freelists
865  */
866 static inline
867 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
868                                                 int migratetype)
869 {
870         unsigned int current_order;
871         struct free_area * area;
872         struct page *page;
873
874         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
875         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
876                 area = &(zone->free_area[current_order]);
877                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
878                         continue;
879
880                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
881                                                         struct page, lru);
882                 list_del(&page->lru);
883                 rmv_page_order(page);
884                 area->nr_free--;
885                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
886                 return page;
887         }
888
889         return NULL;
890 }
891
892
893 /*
894  * This array describes the order lists are fallen back to when
895  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
896  */
897 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
898         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
900 #ifdef CONFIG_CMA
901         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
902         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
903 #else
904         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
905 #endif
906         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
908 };
909
910 /*
911  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
912  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
913  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
914  */
915 int move_freepages(struct zone *zone,
916                           struct page *start_page, struct page *end_page,
917                           int migratetype)
918 {
919         struct page *page;
920         unsigned long order;
921         int pages_moved = 0;
922
923 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
924         /*
925          * page_zone is not safe to call in this context when
926          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
927          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
928          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
929          * grouping pages by mobility
930          */
931         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
932 #endif
933
934         for (page = start_page; page <= end_page;) {
935                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
936                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
937
938                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
939                         page++;
940                         continue;
941                 }
942
943                 if (!PageBuddy(page)) {
944                         page++;
945                         continue;
946                 }
947
948                 order = page_order(page);
949                 list_move(&page->lru,
950                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
951                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
952                 page += 1 << order;
953                 pages_moved += 1 << order;
954         }
955
956         return pages_moved;
957 }
958
959 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
960                                 int migratetype)
961 {
962         unsigned long start_pfn, end_pfn;
963         struct page *start_page, *end_page;
964
965         start_pfn = page_to_pfn(page);
966         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
967         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
968         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
969         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
970
971         /* Do not cross zone boundaries */
972         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
973                 start_page = page;
974         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
975                 return 0;
976
977         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
978 }
979
980 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
981                                         int start_order, int migratetype)
982 {
983         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
984
985         while (nr_pageblocks--) {
986                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
987                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
988         }
989 }
990
991 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
992 static inline struct page *
993 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
994 {
995         struct free_area * area;
996         int current_order;
997         struct page *page;
998         int migratetype, i;
999
1000         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1001         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1002                                                 --current_order) {
1003                 for (i = 0;; i++) {
1004                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1005
1006                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1007                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1008                                 break;
1009
1010                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1011                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1012                                 continue;
1013
1014                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1015                                         struct page, lru);
1016                         area->nr_free--;
1017
1018                         /*
1019                          * If breaking a large block of pages, move all free
1020                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1021                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1022                          * aggressive about taking ownership of free pages
1023                          *
1024                          * On the other hand, never change migration
1025                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1026                          * pages on different free lists. We don't
1027                          * want unmovable pages to be allocated from
1028                          * MIGRATE_CMA areas.
1029                          */
1030                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1031                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1032                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1033                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1034                                 int pages;
1035                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1036                                                                 start_migratetype);
1037
1038                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1039                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1040                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1041                                         set_pageblock_migratetype(page,
1042                                                                 start_migratetype);
1043
1044                                 migratetype = start_migratetype;
1045                         }
1046
1047                         /* Remove the page from the freelists */
1048                         list_del(&page->lru);
1049                         rmv_page_order(page);
1050
1051                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1052                         if (current_order >= pageblock_order &&
1053                             !is_migrate_cma(migratetype))
1054                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1055                                                         start_migratetype);
1056
1057                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1058                                is_migrate_cma(migratetype)
1059                              ? migratetype : start_migratetype);
1060
1061                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1062                                 start_migratetype, migratetype);
1063
1064                         return page;
1065                 }
1066         }
1067
1068         return NULL;
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1073  * Call me with the zone->lock already held.
1074  */
1075 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1076                                                 int migratetype)
1077 {
1078         struct page *page;
1079
1080 retry_reserve:
1081         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1082
1083         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1084                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1085
1086                 /*
1087                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1088                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1089                  * and we want just one call site
1090                  */
1091                 if (!page) {
1092                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1093                         goto retry_reserve;
1094                 }
1095         }
1096
1097         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1098         return page;
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1103  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1104  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1105  */
1106 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1107                         unsigned long count, struct list_head *list,
1108                         int migratetype, int cold)
1109 {
1110         int mt = migratetype, i;
1111
1112         spin_lock(&zone->lock);
1113         for (i = 0; i < count; ++i) {
1114                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1115                 if (unlikely(page == NULL))
1116                         break;
1117
1118                 /*
1119                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1120                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1121                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1122                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1123                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1124                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1125                  * properly.
1126                  */
1127                 if (likely(cold == 0))
1128                         list_add(&page->lru, list);
1129                 else
1130                         list_add_tail(&page->lru, list);
1131                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1132                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1133                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1134                                 mt = migratetype;
1135                 }
1136                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1137                 list = &page->lru;
1138                 if (is_migrate_cma(mt))
1139                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1140                                               -(1 << order));
1141         }
1142         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1143         spin_unlock(&zone->lock);
1144         return i;
1145 }
1146
1147 #ifdef CONFIG_NUMA
1148 /*
1149  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1150  * currently executing processor on remote nodes after they have
1151  * expired.
1152  *
1153  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1154  * a single processor.
1155  */
1156 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1157 {
1158         unsigned long flags;
1159         int to_drain;
1160
1161         local_irq_save(flags);
1162         if (pcp->count >= pcp->batch)
1163                 to_drain = pcp->batch;
1164         else
1165                 to_drain = pcp->count;
1166         if (to_drain > 0) {
1167                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1168                 pcp->count -= to_drain;
1169         }
1170         local_irq_restore(flags);
1171 }
1172 #endif
1173
1174 /*
1175  * Drain pages of the indicated processor.
1176  *
1177  * The processor must either be the current processor and the
1178  * thread pinned to the current processor or a processor that
1179  * is not online.
1180  */
1181 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1182 {
1183         unsigned long flags;
1184         struct zone *zone;
1185
1186         for_each_populated_zone(zone) {
1187                 struct per_cpu_pageset *pset;
1188                 struct per_cpu_pages *pcp;
1189
1190                 local_irq_save(flags);
1191                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1192
1193                 pcp = &pset->pcp;
1194                 if (pcp->count) {
1195                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1196                         pcp->count = 0;
1197                 }
1198                 local_irq_restore(flags);
1199         }
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1204  */
1205 void drain_local_pages(void *arg)
1206 {
1207         drain_pages(smp_processor_id());
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1212  *
1213  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1214  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1215  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1216  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1217  * before the call to on_each_cpu_mask().
1218  */
1219 void drain_all_pages(void)
1220 {
1221         int cpu;
1222         struct per_cpu_pageset *pcp;
1223         struct zone *zone;
1224
1225         /*
1226          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1227          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1228          */
1229         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1230
1231         /*
1232          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1233          * as offline notification will cause the notified
1234          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1235          * disables preemption as part of its processing
1236          */
1237         for_each_online_cpu(cpu) {
1238                 bool has_pcps = false;
1239                 for_each_populated_zone(zone) {
1240                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1241                         if (pcp->pcp.count) {
1242                                 has_pcps = true;
1243                                 break;
1244                         }
1245                 }
1246                 if (has_pcps)
1247                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1248                 else
1249                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1250         }
1251         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1252 }
1253
1254 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1255
1256 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1257 {
1258         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1259         unsigned long flags;
1260         int order, t;
1261         struct list_head *curr;
1262
1263         if (!zone->spanned_pages)
1264                 return;
1265
1266         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1267
1268         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1269         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1270                 if (pfn_valid(pfn)) {
1271                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1272
1273                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1274                                 swsusp_unset_page_free(page);
1275                 }
1276
1277         for_each_migratetype_order(order, t) {
1278                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1279                         unsigned long i;
1280
1281                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1282                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1283                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1284                 }
1285         }
1286         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1287 }
1288 #endif /* CONFIG_PM */
1289
1290 /*
1291  * Free a 0-order page
1292  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1293  */
1294 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1295 {
1296         struct zone *zone = page_zone(page);
1297         struct per_cpu_pages *pcp;
1298         unsigned long flags;
1299         int migratetype;
1300
1301         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1302                 return;
1303
1304         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1305         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1306         local_irq_save(flags);
1307         __count_vm_event(PGFREE);
1308
1309         /*
1310          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1311          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1312          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1313          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1314          * excessively into the page allocator
1315          */
1316         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1317                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1318                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1319                         goto out;
1320                 }
1321                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1322         }
1323
1324         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1325         if (cold)
1326                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1327         else
1328                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1329         pcp->count++;
1330         if (pcp->count >= pcp->high) {
1331                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1332                 pcp->count -= pcp->batch;
1333         }
1334
1335 out:
1336         local_irq_restore(flags);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Free a list of 0-order pages
1341  */
1342 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1343 {
1344         struct page *page, *next;
1345
1346         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1347                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1348                 free_hot_cold_page(page, cold);
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1354  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1355  * Each sub-page must be freed individually.
1356  *
1357  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1358  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1359  */
1360 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1361 {
1362         int i;
1363
1364         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1365         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1366
1367 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1368         /*
1369          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1370          * otherwise free the whole shadow.
1371          */
1372         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1373                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1374 #endif
1375
1376         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1377                 set_page_refcounted(page + i);
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1382  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1383  * with parallel allocators
1384  */
1385 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1386 {
1387         unsigned int order;
1388         unsigned long watermark;
1389         struct zone *zone;
1390         int mt;
1391
1392         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1393
1394         zone = page_zone(page);
1395         order = page_order(page);
1396
1397         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1398         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1399         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1400                 return 0;
1401
1402         /* Remove page from free list */
1403         list_del(&page->lru);
1404         zone->free_area[order].nr_free--;
1405         rmv_page_order(page);
1406
1407         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1408         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1409                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1410
1411         if (alloc_order != order)
1412                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1413                         &zone->free_area[order], migratetype);
1414
1415         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1416         if (order >= pageblock_order - 1) {
1417                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1418                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1419                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1420                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1421                                 set_pageblock_migratetype(page,
1422                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1423                 }
1424         }
1425
1426         return 1UL << order;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1431  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1432  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1433  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1434  * are enabled.
1435  *
1436  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1437  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1438  */
1439 int split_free_page(struct page *page)
1440 {
1441         unsigned int order;
1442         int nr_pages;
1443
1444         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1445         order = page_order(page);
1446
1447         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1448         if (!nr_pages)
1449                 return 0;
1450
1451         /* Split into individual pages */
1452         set_page_refcounted(page);
1453         split_page(page, order);
1454         return nr_pages;
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1459  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1460  * or two.
1461  */
1462 static inline
1463 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1464                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1465                         int migratetype)
1466 {
1467         unsigned long flags;
1468         struct page *page;
1469         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1470
1471 again:
1472         if (likely(order == 0)) {
1473                 struct per_cpu_pages *pcp;
1474                 struct list_head *list;
1475
1476                 local_irq_save(flags);
1477                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1478                 list = &pcp->lists[migratetype];
1479                 if (list_empty(list)) {
1480                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1481                                         pcp->batch, list,
1482                                         migratetype, cold);
1483                         if (unlikely(list_empty(list)))
1484                                 goto failed;
1485                 }
1486
1487                 if (cold)
1488                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1489                 else
1490                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1491
1492                 list_del(&page->lru);
1493                 pcp->count--;
1494         } else {
1495                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1496                         /*
1497                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1498                          *
1499                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1500                          * properly detect and handle allocation failures.
1501                          *
1502                          * We most definitely don't want callers attempting to
1503                          * allocate greater than order-1 page units with
1504                          * __GFP_NOFAIL.
1505                          */
1506                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1507                 }
1508                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1509                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1510                 spin_unlock(&zone->lock);
1511                 if (!page)
1512                         goto failed;
1513                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1514                                           get_pageblock_migratetype(page));
1515         }
1516
1517         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1518         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1519         local_irq_restore(flags);
1520
1521         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1522         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1523                 goto again;
1524         return page;
1525
1526 failed:
1527         local_irq_restore(flags);
1528         return NULL;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1532
1533 static struct {
1534         struct fault_attr attr;
1535
1536         u32 ignore_gfp_highmem;
1537         u32 ignore_gfp_wait;
1538         u32 min_order;
1539 } fail_page_alloc = {
1540         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1541         .ignore_gfp_wait = 1,
1542         .ignore_gfp_highmem = 1,
1543         .min_order = 1,
1544 };
1545
1546 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1547 {
1548         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1549 }
1550 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1551
1552 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1553 {
1554         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1555                 return false;
1556         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1557                 return false;
1558         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1559                 return false;
1560         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1561                 return false;
1562
1563         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1564 }
1565
1566 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1567
1568 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1569 {
1570         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1571         struct dentry *dir;
1572
1573         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1574                                         &fail_page_alloc.attr);
1575         if (IS_ERR(dir))
1576                 return PTR_ERR(dir);
1577
1578         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1579                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1580                 goto fail;
1581         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1582                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1583                 goto fail;
1584         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1585                                 &fail_page_alloc.min_order))
1586                 goto fail;
1587
1588         return 0;
1589 fail:
1590         debugfs_remove_recursive(dir);
1591
1592         return -ENOMEM;
1593 }
1594
1595 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1596
1597 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1598
1599 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1600
1601 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1602 {
1603         return false;
1604 }
1605
1606 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1607
1608 /*
1609  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1610  * of the allocation.
1611  */
1612 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1613                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1614 {
1615         /* free_pages my go negative - that's OK */
1616         long min = mark;
1617         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1618         int o;
1619
1620         free_pages -= (1 << order) - 1;
1621         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1622                 min -= min / 2;
1623         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1624                 min -= min / 4;
1625 #ifdef CONFIG_CMA
1626         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1627         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1628                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1629 #endif
1630         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1631                 return false;
1632         for (o = 0; o < order; o++) {
1633                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1634                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1635
1636                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1637                 min >>= 1;
1638
1639                 if (free_pages <= min)
1640                         return false;
1641         }
1642         return true;
1643 }
1644
1645 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1646 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1647 {
1648         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1649                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1650         return 0;
1651 }
1652 #else
1653 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1654 {
1655         return 0;
1656 }
1657 #endif
1658
1659 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1660                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1661 {
1662         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1663                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1664 }
1665
1666 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1667                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1668 {
1669         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1670
1671         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1672                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1673
1674         /*
1675          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1676          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1677          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1678          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1679          * reclaim path.
1680          */
1681         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1682         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1683                                                                 free_pages);
1684 }
1685
1686 #ifdef CONFIG_NUMA
1687 /*
1688  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1689  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1690  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1691  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1692  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1693  *
1694  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1695  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1696  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1697  *
1698  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1699  * nothing and returns NULL.
1700  *
1701  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1702  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1703  *
1704  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1705  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1706  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1707  * quickly as we can.
1708  */
1709 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1710 {
1711         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1712         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1713
1714         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1715         if (!zlc)
1716                 return NULL;
1717
1718         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1719                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1720                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1721         }
1722
1723         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1724                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1725                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1726         return allowednodes;
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1731  * if it is worth looking at further for free memory:
1732  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1733  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1734  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1735  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1736  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1737  * else return false (zero) if it is not.
1738  *
1739  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1740  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1741  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1742  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1743  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1744  * into the second scan of the zonelist.
1745  *
1746  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1747  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1748  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1749  * unturned looking for a free page.
1750  */
1751 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1752                                                 nodemask_t *allowednodes)
1753 {
1754         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1755         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1756         int n;                          /* node that zone *z is on */
1757
1758         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1759         if (!zlc)
1760                 return 1;
1761
1762         i = z - zonelist->_zonerefs;
1763         n = zlc->z_to_n[i];
1764
1765         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1766         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1771  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1772  * from that zone don't waste time re-examining it.
1773  */
1774 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1775 {
1776         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1777         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1778
1779         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1780         if (!zlc)
1781                 return;
1782
1783         i = z - zonelist->_zonerefs;
1784
1785         set_bit(i, zlc->fullzones);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1790  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1791  */
1792 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795
1796         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1797         if (!zlc)
1798                 return;
1799
1800         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1801 }
1802
1803 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1804 {
1805         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1806 }
1807
1808 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1809 {
1810         int i;
1811
1812         for_each_online_node(i)
1813                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1814                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1815                 else
1816                         zone_reclaim_mode = 1;
1817 }
1818
1819 #else   /* CONFIG_NUMA */
1820
1821 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1822 {
1823         return NULL;
1824 }
1825
1826 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1827                                 nodemask_t *allowednodes)
1828 {
1829         return 1;
1830 }
1831
1832 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1833 {
1834 }
1835
1836 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1837 {
1838 }
1839
1840 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1841 {
1842         return true;
1843 }
1844
1845 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1846 {
1847 }
1848 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1849
1850 /*
1851  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1852  * a page.
1853  */
1854 static struct page *
1855 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1856                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1857                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1858 {
1859         struct zoneref *z;
1860         struct page *page = NULL;
1861         int classzone_idx;
1862         struct zone *zone;
1863         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1864         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1865         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1866
1867         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1868 zonelist_scan:
1869         /*
1870          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1871          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1872          */
1873         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1874                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1875                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1876                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1877                                 continue;
1878                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1879                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1880                                 continue;
1881                 /*
1882                  * When allocating a page cache page for writing, we
1883                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1884                  * limit, such that no single zone holds more than its
1885                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1886                  * The dirty limits take into account the zone's
1887                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1888                  * should be able to balance it without having to
1889                  * write pages from its LRU list.
1890                  *
1891                  * This may look like it could increase pressure on
1892                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1893                  * before they are full.  But the pages that do spill
1894                  * over are limited as the lower zones are protected
1895                  * by this very same mechanism.  It should not become
1896                  * a practical burden to them.
1897                  *
1898                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1899                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1900                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1901                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1902                  * zones are together not big enough to reach the
1903                  * global limit.  The proper fix for these situations
1904                  * will require awareness of zones in the
1905                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1906                  */
1907                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1908                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1909                         goto this_zone_full;
1910
1911                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1912                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1913                         unsigned long mark;
1914                         int ret;
1915
1916                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1917                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1918                                     classzone_idx, alloc_flags))
1919                                 goto try_this_zone;
1920
1921                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1922                                 /*
1923                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1924                                  * and before considering the first zone allowed
1925                                  * by the cpuset.
1926                                  */
1927                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1928                                 zlc_active = 1;
1929                                 did_zlc_setup = 1;
1930                         }
1931
1932                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1933                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1934                                 goto this_zone_full;
1935
1936                         /*
1937                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1938                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1939                          */
1940                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1941                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1942                                 continue;
1943
1944                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1945                         switch (ret) {
1946                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1947                                 /* did not scan */
1948                                 continue;
1949                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1950                                 /* scanned but unreclaimable */
1951                                 continue;
1952                         default:
1953                                 /* did we reclaim enough */
1954                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1955                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1956                                         goto this_zone_full;
1957                         }
1958                 }
1959
1960 try_this_zone:
1961                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1962                                                 gfp_mask, migratetype);
1963                 if (page)
1964                         break;
1965 this_zone_full:
1966                 if (NUMA_BUILD)
1967                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1968         }
1969
1970         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1971                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1972                 zlc_active = 0;
1973                 goto zonelist_scan;
1974         }
1975
1976         if (page)
1977                 /*
1978                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1979                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1980                  * that the caller is taking steps that will free more
1981                  * memory. The caller should avoid the page being used
1982                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1983                  */
1984                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1985
1986         return page;
1987 }
1988
1989 /*
1990  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1991  * meminfo in irq context.
1992  */
1993 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1994 {
1995         bool ret = false;
1996
1997 #if NODES_SHIFT > 8
1998         ret = in_interrupt();
1999 #endif
2000         return ret;
2001 }
2002
2003 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2004                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2005                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2006
2007 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2008 {
2009         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2010
2011         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2012             debug_guardpage_minorder() > 0)
2013                 return;
2014
2015         /*
2016          * This documents exceptions given to allocations in certain
2017          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2018          * of allowed nodes.
2019          */
2020         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2021                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2022                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2023                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2024         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2025                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2026
2027         if (fmt) {
2028                 struct va_format vaf;
2029                 va_list args;
2030
2031                 va_start(args, fmt);
2032
2033                 vaf.fmt = fmt;
2034                 vaf.va = &args;
2035
2036                 pr_warn("%pV", &vaf);
2037
2038                 va_end(args);
2039         }
2040
2041         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2042                 current->comm, order, gfp_mask);
2043
2044         dump_stack();
2045         if (!should_suppress_show_mem())
2046                 show_mem(filter);
2047 }
2048
2049 static inline int
2050 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2051                                 unsigned long did_some_progress,
2052                                 unsigned long pages_reclaimed)
2053 {
2054         /* Do not loop if specifically requested */
2055         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2056                 return 0;
2057
2058         /* Always retry if specifically requested */
2059         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2060                 return 1;
2061
2062         /*
2063          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2064          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2065          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2066          */
2067         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2068                 return 0;
2069
2070         /*
2071          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2072          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2073          * implementations.
2074          */
2075         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2076                 return 1;
2077
2078         /*
2079          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2080          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2081          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2082          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2083          * allocation still fails, we stop retrying.
2084          */
2085         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2086                 return 1;
2087
2088         return 0;
2089 }
2090
2091 static inline struct page *
2092 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2093         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2094         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2095         int migratetype)
2096 {
2097         struct page *page;
2098
2099         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2100         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2101                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2102                 return NULL;
2103         }
2104
2105         /*
2106          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2107          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2108          * we're still under heavy pressure.
2109          */
2110         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2111                 order, zonelist, high_zoneidx,
2112                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2113                 preferred_zone, migratetype);
2114         if (page)
2115                 goto out;
2116
2117         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2118                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2119                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2120                         goto out;
2121                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2122                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2123                         goto out;
2124                 /*
2125                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2126                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2127                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2128                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2129                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2130                  */
2131                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2132                         goto out;
2133         }
2134         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2135         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2136
2137 out:
2138         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2139         return page;
2140 }
2141
2142 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2143 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2144 static struct page *
2145 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2146         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2147         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2148         int migratetype, bool sync_migration,
2149         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2150         unsigned long *did_some_progress)
2151 {
2152         struct page *page = NULL;
2153
2154         if (!order)
2155                 return NULL;
2156
2157         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2158                 *deferred_compaction = true;
2159                 return NULL;
2160         }
2161
2162         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2163         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2164                                                 nodemask, sync_migration,
2165                                                 contended_compaction, &page);
2166         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2167
2168         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2169         if (page) {
2170                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2171                 goto got_page;
2172         }
2173
2174         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2175                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2176                 drain_pages(get_cpu());
2177                 put_cpu();
2178
2179                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2180                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2181                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2182                                 preferred_zone, migratetype);
2183                 if (page) {
2184 got_page:
2185                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2186                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2187                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2188                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2189                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2190                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2191                         return page;
2192                 }
2193
2194                 /*
2195                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2196                  * The most likely reason is that pages exist,
2197                  * but not enough to satisfy watermarks.
2198                  */
2199                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2200
2201                 /*
2202                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2203                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2204                  */
2205                 if (sync_migration)
2206                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2207
2208                 cond_resched();
2209         }
2210
2211         return NULL;
2212 }
2213 #else
2214 static inline struct page *
2215 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2216         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2217         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2218         int migratetype, bool sync_migration,
2219         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2220         unsigned long *did_some_progress)
2221 {
2222         return NULL;
2223 }
2224 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2225
2226 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2227 static int
2228 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2229                   nodemask_t *nodemask)
2230 {
2231         struct reclaim_state reclaim_state;
2232         int progress;
2233
2234         cond_resched();
2235
2236         /* We now go into synchronous reclaim */
2237         cpuset_memory_pressure_bump();
2238         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2239         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2240         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2241         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2242
2243         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2244
2245         current->reclaim_state = NULL;
2246         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2247         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2248
2249         cond_resched();
2250
2251         return progress;
2252 }
2253
2254 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2255 static inline struct page *
2256 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2257         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2258         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2259         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2260 {
2261         struct page *page = NULL;
2262         bool drained = false;
2263
2264         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2265                                                nodemask);
2266         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2267                 return NULL;
2268
2269         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2270         if (NUMA_BUILD)
2271                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2272
2273 retry:
2274         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2275                                         zonelist, high_zoneidx,
2276                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2277                                         preferred_zone, migratetype);
2278
2279         /*
2280          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2281          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2282          */
2283         if (!page && !drained) {
2284                 drain_all_pages();
2285                 drained = true;
2286                 goto retry;
2287         }
2288
2289         return page;
2290 }
2291
2292 /*
2293  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2294  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2295  */
2296 static inline struct page *
2297 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2298         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2299         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2300         int migratetype)
2301 {
2302         struct page *page;
2303
2304         do {
2305                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2306                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2307                         preferred_zone, migratetype);
2308
2309                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2310                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2311         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2312
2313         return page;
2314 }
2315
2316 static inline
2317 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2318                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2319                                                 enum zone_type classzone_idx)
2320 {
2321         struct zoneref *z;
2322         struct zone *zone;
2323
2324         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2325                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2326 }
2327
2328 static inline int
2329 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2330 {
2331         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2332         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2333
2334         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2335         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2336
2337         /*
2338          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2339          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2340          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2341          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2342          */
2343         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2344
2345         if (!wait) {
2346                 /*
2347                  * Not worth trying to allocate harder for
2348                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2349                  */
2350                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2351                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2352                 /*
2353                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2354                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2355                  */
2356                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2357         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2358                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2359
2360         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2361                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2362                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2363                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2364                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2365                 else if (!in_interrupt() &&
2366                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2367                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2368                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2369         }
2370 #ifdef CONFIG_CMA
2371         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2372                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2373 #endif
2374         return alloc_flags;
2375 }
2376
2377 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2378 {
2379         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2380 }
2381
2382 static inline struct page *
2383 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2384         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2385         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2386         int migratetype)
2387 {
2388         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2389         struct page *page = NULL;
2390         int alloc_flags;
2391         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2392         unsigned long did_some_progress;
2393         bool sync_migration = false;
2394         bool deferred_compaction = false;
2395         bool contended_compaction = false;
2396
2397         /*
2398          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2399          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2400          * be using allocators in order of preference for an area that is
2401          * too large.
2402          */
2403         if (order >= MAX_ORDER) {
2404                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2405                 return NULL;
2406         }
2407
2408         /*
2409          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2410          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2411          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2412          * using a larger set of nodes after it has established that the
2413          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2414          * over allocated.
2415          */
2416         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2417                 goto nopage;
2418
2419 restart:
2420         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2421                                         zone_idx(preferred_zone));
2422
2423         /*
2424          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2425          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2426          * to how we want to proceed.
2427          */
2428         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2429
2430         /*
2431          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2432          * cpusets.
2433          */
2434         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2435                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2436                                         &preferred_zone);
2437
2438 rebalance:
2439         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2440         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2441                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2442                         preferred_zone, migratetype);
2443         if (page)
2444                 goto got_pg;
2445
2446         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2447         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2448                 /*
2449                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2450                  * the allocation is high priority and these type of
2451                  * allocations are system rather than user orientated
2452                  */
2453                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2454
2455                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2456                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2457                                 preferred_zone, migratetype);
2458                 if (page) {
2459                         goto got_pg;
2460                 }
2461         }
2462
2463         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2464         if (!wait)
2465                 goto nopage;
2466
2467         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2468         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2469                 goto nopage;
2470
2471         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2472         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2473                 goto nopage;
2474
2475         /*
2476          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2477          * attempts after direct reclaim are synchronous
2478          */
2479         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2480                                         zonelist, high_zoneidx,
2481                                         nodemask,
2482                                         alloc_flags, preferred_zone,
2483                                         migratetype, sync_migration,
2484                                         &contended_compaction,
2485                                         &deferred_compaction,
2486                                         &did_some_progress);
2487         if (page)
2488                 goto got_pg;
2489         sync_migration = true;
2490
2491         /*
2492          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2493          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2494          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2495          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2496          */
2497         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2498             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2499                 goto nopage;
2500
2501         /* Try direct reclaim and then allocating */
2502         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2503                                         zonelist, high_zoneidx,
2504                                         nodemask,
2505                                         alloc_flags, preferred_zone,
2506                                         migratetype, &did_some_progress);
2507         if (page)
2508                 goto got_pg;
2509
2510         /*
2511          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2512          * running out of options and have to consider going OOM
2513          */
2514         if (!did_some_progress) {
2515                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2516                         if (oom_killer_disabled)
2517                                 goto nopage;
2518                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2519                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2520                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2521                                 goto nopage;
2522                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2523                                         zonelist, high_zoneidx,
2524                                         nodemask, preferred_zone,
2525                                         migratetype);
2526                         if (page)
2527                                 goto got_pg;
2528
2529                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2530                                 /*
2531                                  * The oom killer is not called for high-order
2532                                  * allocations that may fail, so if no progress
2533                                  * is being made, there are no other options and
2534                                  * retrying is unlikely to help.
2535                                  */
2536                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2537                                         goto nopage;
2538                                 /*
2539                                  * The oom killer is not called for lowmem
2540                                  * allocations to prevent needlessly killing
2541                                  * innocent tasks.
2542                                  */
2543                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2544                                         goto nopage;
2545                         }
2546
2547                         goto restart;
2548                 }
2549         }
2550
2551         /* Check if we should retry the allocation */
2552         pages_reclaimed += did_some_progress;
2553         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2554                                                 pages_reclaimed)) {
2555                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2556                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2557                 goto rebalance;
2558         } else {
2559                 /*
2560                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2561                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2562                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2563                  */
2564                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2565                                         zonelist, high_zoneidx,
2566                                         nodemask,
2567                                         alloc_flags, preferred_zone,
2568                                         migratetype, sync_migration,
2569                                         &contended_compaction,
2570                                         &deferred_compaction,
2571                                         &did_some_progress);
2572                 if (page)
2573                         goto got_pg;
2574         }
2575
2576 nopage:
2577         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2578         return page;
2579 got_pg:
2580         if (kmemcheck_enabled)
2581                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2582
2583         return page;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2588  */
2589 struct page *
2590 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2591                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2592 {
2593         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2594         struct zone *preferred_zone;
2595         struct page *page = NULL;
2596         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2597         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2598         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2599
2600         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2601
2602         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2603
2604         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2605
2606         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2607                 return NULL;
2608
2609         /*
2610          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2611          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2612          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2613          */
2614         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2615                 return NULL;
2616
2617 retry_cpuset:
2618         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2619
2620         /* The preferred zone is used for statistics later */
2621         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2622                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2623                                 &preferred_zone);
2624         if (!preferred_zone)
2625                 goto out;
2626
2627 #ifdef CONFIG_CMA
2628         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2629                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2630 #endif
2631         /* First allocation attempt */
2632         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2633                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2634                         preferred_zone, migratetype);
2635         if (unlikely(!page))
2636                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2637                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2638                                 preferred_zone, migratetype);
2639
2640         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2641
2642 out:
2643         /*
2644          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2645          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2646          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2647          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2648          */
2649         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2650                 goto retry_cpuset;
2651
2652         return page;
2653 }
2654 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2655
2656 /*
2657  * Common helper functions.
2658  */
2659 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2660 {
2661         struct page *page;
2662
2663         /*
2664          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2665          * a highmem page
2666          */
2667         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2668
2669         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2670         if (!page)
2671                 return 0;
2672         return (unsigned long) page_address(page);
2673 }
2674 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2675
2676 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2677 {
2678         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2679 }
2680 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2681
2682 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2683 {
2684         if (put_page_testzero(page)) {
2685                 if (order == 0)
2686                         free_hot_cold_page(page, 0);
2687                 else
2688                         __free_pages_ok(page, order);
2689         }
2690 }
2691
2692 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2693
2694 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2695 {
2696         if (addr != 0) {
2697                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2698                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2699         }
2700 }
2701
2702 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2703
2704 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2705 {
2706         if (addr) {
2707                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2708                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2709
2710                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2711                 while (used < alloc_end) {
2712                         free_page(used);
2713                         used += PAGE_SIZE;
2714                 }
2715         }
2716         return (void *)addr;
2717 }
2718
2719 /**
2720  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2721  * @size: the number of bytes to allocate
2722  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2723  *
2724  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2725  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2726  * allocate memory in power-of-two pages.
2727  *
2728  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2729  *
2730  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2731  */
2732 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2733 {
2734         unsigned int order = get_order(size);
2735         unsigned long addr;
2736
2737         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2738         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2739 }
2740 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2741
2742 /**
2743  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2744  *                         pages on a node.
2745  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2746  * @size: the number of bytes to allocate
2747  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2748  *
2749  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2750  * back.
2751  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2752  * but is not exact.
2753  */
2754 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2755 {
2756         unsigned order = get_order(size);
2757         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2758         if (!p)
2759                 return NULL;
2760         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2761 }
2762 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2763
2764 /**
2765  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2766  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2767  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2768  *
2769  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2770  */
2771 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2772 {
2773         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2774         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2775
2776         while (addr < end) {
2777                 free_page(addr);
2778                 addr += PAGE_SIZE;
2779         }
2780 }
2781 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2782
2783 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2784 {
2785         struct zoneref *z;
2786         struct zone *zone;
2787
2788         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2789         unsigned int sum = 0;
2790
2791         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2792
2793         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2794                 unsigned long size = zone->present_pages;
2795                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2796                 if (size > high)
2797                         sum += size - high;
2798         }
2799
2800         return sum;
2801 }
2802
2803 /*
2804  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2805  */
2806 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2807 {
2808         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2809 }
2810 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2811
2812 /*
2813  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2814  */
2815 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2816 {
2817         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2818 }
2819
2820 static inline void show_node(struct zone *zone)
2821 {
2822         if (NUMA_BUILD)
2823                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2824 }
2825
2826 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2827 {
2828         val->totalram = totalram_pages;
2829         val->sharedram = 0;
2830         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2831         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2832         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2833         val->freehigh = nr_free_highpages();
2834         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2835 }
2836
2837 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2838
2839 #ifdef CONFIG_NUMA
2840 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2841 {
2842         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2843
2844         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2845         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2846 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2847         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2848         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2849                         NR_FREE_PAGES);
2850 #else
2851         val->totalhigh = 0;
2852         val->freehigh = 0;
2853 #endif
2854         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2855 }
2856 #endif
2857
2858 /*
2859  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2860  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2861  */
2862 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2863 {
2864         bool ret = false;
2865         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2866
2867         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2868                 goto out;
2869
2870         do {
2871                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2872                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2873         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2874 out:
2875         return ret;
2876 }
2877
2878 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2879
2880 /*
2881  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2882  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2883  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2884  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2885  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2886  */
2887 void show_free_areas(unsigned int filter)
2888 {
2889         int cpu;
2890         struct zone *zone;
2891
2892         for_each_populated_zone(zone) {
2893                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2894                         continue;
2895                 show_node(zone);
2896                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2897
2898                 for_each_online_cpu(cpu) {
2899                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2900
2901                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2902
2903                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2904                                cpu, pageset->pcp.high,
2905                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2906                 }
2907         }
2908
2909         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2910                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2911                 " unevictable:%lu"
2912                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2913                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2914                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2915                 " free_cma:%lu\n",
2916                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2917                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2918                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2919                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2920                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2921                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2922                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2923                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2924                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2925                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2926                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2927                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2928                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2929                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2930                 global_page_state(NR_SHMEM),
2931                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2932                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2933                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2934
2935         for_each_populated_zone(zone) {
2936                 int i;
2937
2938                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2939                         continue;
2940                 show_node(zone);
2941                 printk("%s"
2942                         " free:%lukB"
2943                         " min:%lukB"
2944                         " low:%lukB"
2945                         " high:%lukB"
2946                         " active_anon:%lukB"
2947                         " inactive_anon:%lukB"
2948                         " active_file:%lukB"
2949                         " inactive_file:%lukB"
2950                         " unevictable:%lukB"
2951                         " isolated(anon):%lukB"
2952                         " isolated(file):%lukB"
2953                         " present:%lukB"
2954                         " mlocked:%lukB"
2955                         " dirty:%lukB"
2956                         " writeback:%lukB"
2957                         " mapped:%lukB"
2958                         " shmem:%lukB"
2959                         " slab_reclaimable:%lukB"
2960                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2961                         " kernel_stack:%lukB"
2962                         " pagetables:%lukB"
2963                         " unstable:%lukB"
2964                         " bounce:%lukB"
2965                         " free_cma:%lukB"
2966                         " writeback_tmp:%lukB"
2967                         " pages_scanned:%lu"
2968                         " all_unreclaimable? %s"
2969                         "\n",
2970                         zone->name,
2971                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2972                         K(min_wmark_pages(zone)),
2973                         K(low_wmark_pages(zone)),
2974                         K(high_wmark_pages(zone)),
2975                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2976                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2977                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2978                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2979                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2980                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2981                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2982                         K(zone->present_pages),
2983                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2984                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2985                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2986                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2987                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2988                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2989                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2990                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2991                                 THREAD_SIZE / 1024,
2992                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2993                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2994                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2995                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2996                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2997                         zone->pages_scanned,
2998                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2999                         );
3000                 printk("lowmem_reserve[]:");
3001                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3002                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3003                 printk("\n");
3004         }
3005
3006         for_each_populated_zone(zone) {
3007                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3008
3009                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3010                         continue;
3011                 show_node(zone);
3012                 printk("%s: ", zone->name);
3013
3014                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3015                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3016                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3017                         total += nr[order] << order;
3018                 }
3019                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3020                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3021                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3022                 printk("= %lukB\n", K(total));
3023         }
3024
3025         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3026
3027         show_swap_cache_info();
3028 }
3029
3030 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3031 {
3032         zoneref->zone = zone;
3033         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3034 }
3035
3036 /*
3037  * Builds allocation fallback zone lists.
3038  *
3039  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3040  */
3041 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3042                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3043 {
3044         struct zone *zone;
3045
3046         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3047         zone_type++;
3048
3049         do {
3050                 zone_type--;
3051                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3052                 if (populated_zone(zone)) {
3053                         zoneref_set_zone(zone,
3054                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3055                         check_highest_zone(zone_type);
3056                 }
3057
3058         } while (zone_type);
3059         return nr_zones;
3060 }
3061
3062
3063 /*
3064  *  zonelist_order:
3065  *  0 = automatic detection of better ordering.
3066  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3067  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3068  *
3069  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3070  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3071  */
3072 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3073 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3074 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3075
3076 /* zonelist order in the kernel.
3077  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3078  */
3079 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3080 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3081
3082
3083 #ifdef CONFIG_NUMA
3084 /* The value user specified ....changed by config */
3085 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3086 /* string for sysctl */
3087 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3088 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3089
3090 /*
3091  * interface for configure zonelist ordering.
3092  * command line option "numa_zonelist_order"
3093  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3094  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3095  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3096  */
3097
3098 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3099 {
3100         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3101                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3102         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3103                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3104         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3105                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3106         } else {
3107                 printk(KERN_WARNING
3108                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3109                         "%s\n", s);
3110                 return -EINVAL;
3111         }
3112         return 0;
3113 }
3114
3115 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3116 {
3117         int ret;
3118
3119         if (!s)
3120                 return 0;
3121
3122         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3123         if (ret == 0)
3124                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3125
3126         return ret;
3127 }
3128 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3129
3130 /*
3131  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3132  */
3133 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3134                 void __user *buffer, size_t *length,
3135                 loff_t *ppos)
3136 {
3137         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3138         int ret;
3139         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3140
3141         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3142         if (write)
3143                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3144         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3145         if (ret)
3146                 goto out;
3147         if (write) {
3148                 int oldval = user_zonelist_order;
3149                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3150                         /*
3151                          * bogus value.  restore saved string
3152                          */
3153                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3154                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3155                         user_zonelist_order = oldval;
3156                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3157                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3158                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3159                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3160                 }
3161         }
3162 out:
3163         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3164         return ret;
3165 }
3166
3167
3168 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3169 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3170
3171 /**
3172  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3173  * @node: node whose fallback list we're appending
3174  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3175  *
3176  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3177  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3178  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3179  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3180  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3181  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3182  * on them otherwise.
3183  * It returns -1 if no node is found.
3184  */
3185 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3186 {
3187         int n, val;
3188         int min_val = INT_MAX;
3189         int best_node = -1;
3190         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3191
3192         /* Use the local node if we haven't already */
3193         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3194                 node_set(node, *used_node_mask);
3195                 return node;
3196         }
3197
3198         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3199
3200                 /* Don't want a node to appear more than once */
3201                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3202                         continue;
3203
3204                 /* Use the distance array to find the distance */
3205                 val = node_distance(node, n);
3206
3207                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3208                 val += (n < node);
3209
3210                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3211                 tmp = cpumask_of_node(n);
3212                 if (!cpumask_empty(tmp))
3213                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3214
3215                 /* Slight preference for less loaded node */
3216                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3217                 val += node_load[n];
3218
3219                 if (val < min_val) {
3220                         min_val = val;
3221                         best_node = n;
3222                 }
3223         }
3224
3225         if (best_node >= 0)
3226                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3227
3228         return best_node;
3229 }
3230
3231
3232 /*
3233  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3234  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3235  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3236  */
3237 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3238 {
3239         int j;
3240         struct zonelist *zonelist;
3241
3242         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3243         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3244                 ;
3245         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3246                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3247         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3248         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3249 }
3250
3251 /*
3252  * Build gfp_thisnode zonelists
3253  */
3254 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3255 {
3256         int j;
3257         struct zonelist *zonelist;
3258
3259         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3260         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3261         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3262         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3267  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3268  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3269  * may still exist in local DMA zone.
3270  */
3271 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3272
3273 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3274 {
3275         int pos, j, node;
3276         int zone_type;          /* needs to be signed */
3277         struct zone *z;
3278         struct zonelist *zonelist;
3279
3280         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3281         pos = 0;
3282         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3283                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3284                         node = node_order[j];
3285                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3286                         if (populated_zone(z)) {
3287                                 zoneref_set_zone(z,
3288                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3289                                 check_highest_zone(zone_type);
3290                         }
3291                 }
3292         }
3293         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3294         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3295 }
3296
3297 static int default_zonelist_order(void)
3298 {
3299         int nid, zone_type;
3300         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3301         struct zone *z;
3302         int average_size;
3303         /*
3304          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3305          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3306          * into OOM very easily.
3307          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3308          */
3309         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3310         low_kmem_size = 0;
3311         total_size = 0;
3312         for_each_online_node(nid) {
3313                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3314                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3315                         if (populated_zone(z)) {
3316                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3317                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3318                                 total_size += z->present_pages;
3319                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3320                                 /*
3321                                  * If any node has only lowmem, then node order
3322                                  * is preferred to allow kernel allocations
3323                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3324                                  * on other nodes when there is an abundance of
3325                                  * lowmem available to allocate from.
3326                                  */
3327                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3328                         }
3329                 }
3330         }
3331         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3332             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3333                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3334         /*
3335          * look into each node's config.
3336          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3337          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3338          */
3339         average_size = total_size /
3340                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3341         for_each_online_node(nid) {
3342                 low_kmem_size = 0;
3343                 total_size = 0;
3344                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3345                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3346                         if (populated_zone(z)) {
3347                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3348                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3349                                 total_size += z->present_pages;
3350                         }
3351                 }
3352                 if (low_kmem_size &&
3353                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3354                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3355                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3356         }
3357         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3358 }
3359
3360 static void set_zonelist_order(void)
3361 {
3362         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3363                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3364         else
3365                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3366 }
3367
3368 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3369 {
3370         int j, node, load;
3371         enum zone_type i;
3372         nodemask_t used_mask;
3373         int local_node, prev_node;
3374         struct zonelist *zonelist;
3375         int order = current_zonelist_order;
3376
3377         /* initialize zonelists */
3378         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3379                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3380                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3381                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3382         }
3383
3384         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3385         local_node = pgdat->node_id;
3386         load = nr_online_nodes;
3387         prev_node = local_node;
3388         nodes_clear(used_mask);
3389
3390         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3391         j = 0;
3392
3393         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3394                 /*
3395                  * We don't want to pressure a particular node.
3396                  * So adding penalty to the first node in same
3397                  * distance group to make it round-robin.
3398                  */
3399                 if (node_distance(local_node, node) !=
3400                     node_distance(local_node, prev_node))
3401                         node_load[node] = load;
3402
3403                 prev_node = node;
3404                 load--;
3405                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3406                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3407                 else
3408                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3409         }
3410
3411         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3412                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3413                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3414         }
3415
3416         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3417 }
3418
3419 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3420 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3421 {
3422         struct zonelist *zonelist;
3423         struct zonelist_cache *zlc;
3424         struct zoneref *z;
3425
3426         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3427         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3428         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3429         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3430                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3431 }
3432
3433 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3434 /*
3435  * Return node id of node used for "local" allocations.
3436  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3437  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3438  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3439  */
3440 int local_memory_node(int node)
3441 {
3442         struct zone *zone;
3443
3444         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3445                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3446                                    NULL,
3447                                    &zone);
3448         return zone->node;
3449 }
3450 #endif
3451
3452 #else   /* CONFIG_NUMA */
3453
3454 static void set_zonelist_order(void)
3455 {
3456         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3457 }
3458
3459 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3460 {
3461         int node, local_node;
3462         enum zone_type j;
3463         struct zonelist *zonelist;
3464
3465         local_node = pgdat->node_id;
3466
3467         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3468         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3469
3470         /*
3471          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3472          * of all the other nodes.
3473          * We don't want to pressure a particular node, so when
3474          * building the zones for node N, we make sure that the
3475          * zones coming right after the local ones are those from
3476          * node N+1 (modulo N)
3477          */
3478         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3479                 if (!node_online(node))
3480                         continue;
3481                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3482                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3483         }
3484         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3485                 if (!node_online(node))
3486                         continue;
3487                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3488                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3489         }
3490
3491         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3492         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3493 }
3494
3495 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3496 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3497 {
3498         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3499 }
3500
3501 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3502
3503 /*
3504  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3505  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3506  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3507  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3508  * with interrupts disabled.
3509  *
3510  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3511  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3512  * hotplugged processors.
3513  *
3514  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3515  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3516  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3517  */
3518 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3519 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3520 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3521
3522 /*
3523  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3524  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3525  */
3526 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3527
3528 /* return values int ....just for stop_machine() */
3529 static int __build_all_zonelists(void *data)
3530 {
3531         int nid;
3532         int cpu;
3533         pg_data_t *self = data;
3534
3535 #ifdef CONFIG_NUMA
3536         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3537 #endif
3538
3539         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3540                 build_zonelists(self);
3541                 build_zonelist_cache(self);
3542         }
3543
3544         for_each_online_node(nid) {
3545                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3546
3547                 build_zonelists(pgdat);
3548                 build_zonelist_cache(pgdat);
3549         }
3550
3551         /*
3552          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3553          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3554          * each zone will be allocated later when the per cpu
3555          * allocator is available.
3556          *
3557          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3558          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3559          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3560          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3561          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3562          * (a chicken-egg dilemma).
3563          */
3564         for_each_possible_cpu(cpu) {
3565                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3566
3567 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3568                 /*
3569                  * We now know the "local memory node" for each node--
3570                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3571                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3572                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3573                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3574                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3575                  */
3576                 if (cpu_online(cpu))
3577                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3578 #endif
3579         }
3580
3581         return 0;
3582 }
3583
3584 /*
3585  * Called with zonelists_mutex held always
3586  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3587  */
3588 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3589 {
3590         set_zonelist_order();
3591
3592         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3593                 __build_all_zonelists(NULL);
3594                 mminit_verify_zonelist();
3595                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3596         } else {
3597                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3598                    of zonelist */
3599 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3600                 if (zone)
3601                         setup_zone_pageset(zone);
3602 #endif
3603                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3604                 /* cpuset refresh routine should be here */
3605         }
3606         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3607         /*
3608          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3609          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3610          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3611          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3612          * disabled and enable it later
3613          */
3614         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3615                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3616         else
3617                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3618
3619         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3620                 "Total pages: %ld\n",
3621                         nr_online_nodes,
3622                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3623                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3624                         vm_total_pages);
3625 #ifdef CONFIG_NUMA
3626         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3627 #endif
3628 }
3629
3630 /*
3631  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3632  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3633  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3634  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3635  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3636  * conservative, even though it seems large.
3637  *
3638  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3639  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3640  */
3641 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3642
3643 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3644 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3645 {
3646         unsigned long size = 1;
3647
3648         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3649
3650         while (size < pages)
3651                 size <<= 1;
3652
3653         /*
3654          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3655          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3656          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3657          */
3658         size = min(size, 4096UL);
3659
3660         return max(size, 4UL);
3661 }
3662 #else
3663 /*
3664  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3665  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3666  *
3667  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3668  *
3669  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3670  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3671  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3672  *
3673  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3674  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3675  *
3676  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3677  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3678  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3679  */
3680 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3681 {
3682         return 4096UL;
3683 }
3684 #endif
3685
3686 /*
3687  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3688  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3689  * hash function before the remainder is taken.
3690  */
3691 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3692 {
3693         return ffz(~size);
3694 }
3695
3696 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3697
3698 /*
3699  * Check if a pageblock contains reserved pages
3700  */
3701 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3702 {
3703         unsigned long pfn;
3704
3705         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3706                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3707                         return 1;
3708         }
3709         return 0;
3710 }
3711
3712 /*
3713  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3714  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3715  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3716  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3717  * blocks as reclaim kicks in
3718  */
3719 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3720 {
3721         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3722         struct page *page;
3723         unsigned long block_migratetype;
3724         int reserve;
3725
3726         /*
3727          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3728          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3729          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3730          * the block.
3731          */
3732         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3733         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3734         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3735         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3736                                                         pageblock_order;
3737
3738         /*
3739          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3740          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3741          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3742          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3743          * future allocation of hugepages at runtime.
3744          */
3745         reserve = min(2, reserve);
3746
3747         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3748                 if (!pfn_valid(pfn))
3749                         continue;
3750                 page = pfn_to_page(pfn);
3751
3752                 /* Watch out for overlapping nodes */
3753                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3754                         continue;
3755
3756                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3757
3758                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3759                 if (reserve > 0) {
3760                         /*
3761                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3762                          * them.
3763                          */
3764                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3765                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3766                                 continue;
3767
3768                         /* If this block is reserved, account for it */
3769                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3770                                 reserve--;
3771                                 continue;
3772                         }
3773
3774                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3775                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3776                                 set_pageblock_migratetype(page,
3777                                                         MIGRATE_RESERVE);
3778                                 move_freepages_block(zone, page,
3779                                                         MIGRATE_RESERVE);
3780                                 reserve--;
3781                                 continue;
3782                         }
3783                 }
3784
3785                 /*
3786                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3787                  * take it back
3788                  */
3789                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3790                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3791                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3792                 }
3793         }
3794 }
3795
3796 /*
3797  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3798  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3799  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3800  */
3801 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3802                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3803 {
3804         struct page *page;
3805         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3806         unsigned long pfn;
3807         struct zone *z;
3808
3809         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3810                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3811
3812         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3813         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3814                 /*
3815                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3816                  * handed to this function.  They do not
3817                  * exist on hotplugged memory.
3818                  */
3819                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3820                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3821                                 continue;
3822                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3823                                 continue;
3824                 }
3825                 page = pfn_to_page(pfn);
3826                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3827                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3828                 init_page_count(page);
3829                 reset_page_mapcount(page);
3830                 reset_page_last_nid(page);
3831                 SetPageReserved(page);
3832                 /*
3833                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3834                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3835                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3836                  * the address space during boot when many long-lived
3837                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3838                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3839                  * setup_zone_migrate_reserve()
3840                  *
3841                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3842                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3843                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3844                  * pfn out of zone.
3845                  */
3846                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3847                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3848                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3849                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3850
3851                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3852 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3853                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3854                 if (!is_highmem_idx(zone))
3855                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3856 #endif
3857         }
3858 }
3859
3860 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3861 {
3862         int order, t;
3863         for_each_migratetype_order(order, t) {
3864                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3865                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3866         }
3867 }
3868
3869 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3870 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3871         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3872 #endif
3873
3874 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3875 {
3876 #ifdef CONFIG_MMU
3877         int batch;
3878
3879         /*
3880          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3881          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3882          *
3883          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3884          */
3885         batch = zone->present_pages / 1024;
3886         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3887                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3888         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3889         if (batch < 1)
3890                 batch = 1;
3891
3892         /*
3893          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3894          * of 2 value was found to be more likely to have
3895          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3896          *
3897          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3898          * batches of pages, one task can end up with a lot
3899          * of pages of one half of the possible page colors
3900          * and the other with pages of the other colors.
3901          */
3902         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3903
3904         return batch;
3905
3906 #else
3907         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3908          * conditions.
3909          *
3910          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3911          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3912          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3913          *
3914          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3915          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3916          * can be a significant delay between the individual batches being
3917          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3918          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3919          */
3920         return 0;
3921 #endif
3922 }
3923
3924 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3925 {
3926         struct per_cpu_pages *pcp;
3927         int migratetype;
3928
3929         memset(p, 0, sizeof(*p));
3930
3931         pcp = &p->pcp;
3932         pcp->count = 0;
3933         pcp->high = 6 * batch;
3934         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3935         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3936                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3937 }
3938
3939 /*
3940  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3941  * to the value high for the pageset p.
3942  */
3943
3944 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3945                                 unsigned long high)
3946 {
3947         struct per_cpu_pages *pcp;
3948
3949         pcp = &p->pcp;
3950         pcp->high = high;
3951         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3952         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3953                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3954 }
3955
3956 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3957 {
3958         int cpu;
3959
3960         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3961
3962         for_each_possible_cpu(cpu) {
3963                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3964
3965                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3966
3967                 if (percpu_pagelist_fraction)
3968                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3969                                 (zone->present_pages /
3970                                         percpu_pagelist_fraction));
3971         }
3972 }
3973
3974 /*
3975  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3976  * Before this call only boot pagesets were available.
3977  */
3978 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3979 {
3980         struct zone *zone;
3981
3982         for_each_populated_zone(zone)
3983                 setup_zone_pageset(zone);
3984 }
3985
3986 static noinline __init_refok
3987 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3988 {
3989         int i;
3990         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3991         size_t alloc_size;
3992
3993         /*
3994          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3995          * per zone.
3996          */
3997         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3998                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3999         zone->wait_table_bits =
4000                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4001         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4002                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4003
4004         if (!slab_is_available()) {
4005                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4006                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4007         } else {
4008                 /*
4009                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4010                  * via memory hot-add.
4011                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4012                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4013                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4014                  * node itself as well.
4015                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4016                  * necessary.
4017                  */
4018                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4019         }
4020         if (!zone->wait_table)
4021                 return -ENOMEM;
4022
4023         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4024                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4025
4026         return 0;
4027 }
4028
4029 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4030 {
4031         /*
4032          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4033          * relies on the ability of the linker to provide the
4034          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4035          */
4036         zone->pageset = &boot_pageset;
4037
4038         if (zone->present_pages)
4039                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4040                         zone->name, zone->present_pages,
4041                                          zone_batchsize(zone));
4042 }
4043
4044 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4045                                         unsigned long zone_start_pfn,
4046                                         unsigned long size,
4047                                         enum memmap_context context)
4048 {
4049         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4050         int ret;
4051         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4052         if (ret)
4053                 return ret;
4054         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4055
4056         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4057
4058         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4059                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4060                         pgdat->node_id,
4061                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4062                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4063
4064         zone_init_free_lists(zone);
4065
4066         return 0;
4067 }
4068
4069 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4070 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4071 /*
4072  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4073  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4074  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4075  * alternative
4076  */
4077 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4078 {
4079         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4080         int i, nid;
4081
4082         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4083                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4084                         return nid;
4085         /* This is a memory hole */
4086         return -1;
4087 }
4088 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4089
4090 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4091 {
4092         int nid;
4093
4094         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4095         if (nid >= 0)
4096                 return nid;
4097         /* just returns 0 */
4098         return 0;
4099 }
4100
4101 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4102 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4103 {
4104         int nid;
4105
4106         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4107         if (nid >= 0 && nid != node)
4108                 return false;
4109         return true;
4110 }
4111 #endif
4112
4113 /**
4114  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4115  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4116  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4117  *
4118  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4119  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4120  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4121  */
4122 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4123 {
4124         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4125         int i, this_nid;
4126
4127         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4128                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4129                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4130
4131                 if (start_pfn < end_pfn)
4132                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4133                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4134                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4135         }
4136 }
4137
4138 /**
4139  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4140  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4141  *
4142  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4143  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4144  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4145  */
4146 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4147 {
4148         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4149         int i, this_nid;
4150
4151         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4152                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4153 }
4154
4155 /**
4156  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4157  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4158  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4159  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4160  *
4161  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4162  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4163  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4164  * PFNs will be 0.
4165  */
4166 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4167                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4168 {
4169         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4170         int i;
4171
4172         *start_pfn = -1UL;
4173         *end_pfn = 0;
4174
4175         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4176                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4177                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4178         }
4179
4180         if (*start_pfn == -1UL)
4181                 *start_pfn = 0;
4182 }
4183
4184 /*
4185  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4186  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4187  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4188  */
4189 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4190 {
4191         int zone_index;
4192         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4193                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4194                         continue;
4195
4196                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4197                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4198                         break;
4199         }
4200
4201         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4202         movable_zone = zone_index;
4203 }
4204
4205 /*
4206  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4207  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4208  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4209  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4210  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4211  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4212  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4213  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4214  */
4215 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4216                                         unsigned long zone_type,
4217                                         unsigned long node_start_pfn,
4218                                         unsigned long node_end_pfn,
4219                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4220                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4221 {
4222         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4223         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4224                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4225                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4226                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4227                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4228                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4229
4230                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4231                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4232                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4233                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4234
4235                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4236                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4237                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4238         }
4239 }
4240
4241 /*
4242  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4243  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4244  */
4245 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4246                                         unsigned long zone_type,
4247                                         unsigned long *ignored)
4248 {
4249         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4250         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4251
4252         /* Get the start and end of the node and zone */
4253         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4254         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4255         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4256         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4257                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4258                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4259
4260         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4261         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4262                 return 0;
4263
4264         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4265         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4266         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4267
4268         /* Return the spanned pages */
4269         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4270 }
4271
4272 /*
4273  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4274  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4275  */
4276 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4277                                 unsigned long range_start_pfn,
4278                                 unsigned long range_end_pfn)
4279 {
4280         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4281         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4282         int i;
4283
4284         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4285                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4286                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4287                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4288         }
4289         return nr_absent;
4290 }
4291
4292 /**
4293  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4294  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4295  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4296  *
4297  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4298  */
4299 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4300                                                         unsigned long end_pfn)
4301 {
4302         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4303 }
4304
4305 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4306 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4307                                         unsigned long zone_type,
4308                                         unsigned long *ignored)
4309 {
4310         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4311         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4312         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4313         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4314
4315         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4316         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4317         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4318
4319         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4320                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4321                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4322         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4323 }
4324
4325 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4326 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4327                                         unsigned long zone_type,
4328                                         unsigned long *zones_size)
4329 {
4330         return zones_size[zone_type];
4331 }
4332
4333 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4334                                                 unsigned long zone_type,
4335                                                 unsigned long *zholes_size)
4336 {
4337         if (!zholes_size)
4338                 return 0;
4339
4340         return zholes_size[zone_type];
4341 }
4342
4343 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4344
4345 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4346                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4347 {
4348         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4349         enum zone_type i;
4350
4351         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4352                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4353                                                                 zones_size);
4354         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4355
4356         realtotalpages = totalpages;
4357         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4358                 realtotalpages -=
4359                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4360                                                                 zholes_size);
4361         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4362         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4363                                                         realtotalpages);
4364 }
4365
4366 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4367 /*
4368  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4369  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4370  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4371  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4372  * bytes.
4373  */
4374 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4375 {
4376         unsigned long usemapsize;
4377
4378         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4379         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4380         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4381         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4382
4383         return usemapsize / 8;
4384 }
4385
4386 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4387                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4388 {
4389         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4390         zone->pageblock_flags = NULL;
4391         if (usemapsize)
4392                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4393                                                                    usemapsize);
4394 }
4395 #else
4396 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4397                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4398 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4399
4400 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4401
4402 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4403 void __init set_pageblock_order(void)
4404 {
4405         unsigned int order;
4406
4407         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4408         if (pageblock_order)
4409                 return;
4410
4411         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4412                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4413         else
4414                 order = MAX_ORDER - 1;
4415
4416         /*
4417          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4418          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4419          * powerpc.
4420          */
4421         pageblock_order = order;
4422 }
4423 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4424
4425 /*
4426  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4427  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4428  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4429  * the kernel config
4430  */
4431 void __init set_pageblock_order(void)
4432 {
4433 }
4434
4435 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4436
4437 /*
4438  * Set up the zone data structures:
4439  *   - mark all pages reserved
4440  *   - mark all memory queues empty
4441  *   - clear the memory bitmaps
4442  *
4443  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4444  */
4445 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4446                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4447 {
4448         enum zone_type j;
4449         int nid = pgdat->node_id;
4450         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4451         int ret;
4452
4453         pgdat_resize_init(pgdat);
4454 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4455         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4456         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4457         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4458 #endif
4459         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4460         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4461         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4462
4463         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4464                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4465                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4466
4467                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4468                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4469                                                                 zholes_size);
4470
4471                 /*
4472                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4473                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4474                  * and per-cpu initialisations
4475                  */
4476                 memmap_pages =
4477                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4478                 if (realsize >= memmap_pages) {
4479                         realsize -= memmap_pages;
4480                         if (memmap_pages)
4481                                 printk(KERN_DEBUG
4482                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4483                                        zone_names[j], memmap_pages);
4484                 } else
4485                         printk(KERN_WARNING
4486                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4487                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4488
4489                 /* Account for reserved pages */
4490                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4491                         realsize -= dma_reserve;
4492                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4493                                         zone_names[0], dma_reserve);
4494                 }
4495
4496                 if (!is_highmem_idx(j))
4497                         nr_kernel_pages += realsize;
4498                 nr_all_pages += realsize;
4499
4500                 zone->spanned_pages = size;
4501                 zone->present_pages = realsize;
4502 #ifdef CONFIG_NUMA
4503                 zone->node = nid;
4504                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4505                                                 / 100;
4506                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4507 #endif
4508                 zone->name = zone_names[j];
4509                 spin_lock_init(&zone->lock);
4510                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4511                 zone_seqlock_init(zone);
4512                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4513
4514                 zone_pcp_init(zone);
4515                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4516                 if (!size)
4517                         continue;
4518
4519                 set_pageblock_order();
4520                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4521                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4522                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4523                 BUG_ON(ret);
4524                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4525                 zone_start_pfn += size;
4526         }
4527 }
4528
4529 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4530 {
4531         /* Skip empty nodes */
4532         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4533                 return;
4534
4535 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4536         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4537         if (!pgdat->node_mem_map) {
4538                 unsigned long size, start, end;
4539                 struct page *map;
4540
4541                 /*
4542                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4543                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4544                  * for the buddy allocator to function correctly.
4545                  */
4546                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4547                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4548                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4549                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4550                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4551                 if (!map)
4552                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4553                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4554         }
4555 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4556         /*
4557          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4558          */
4559         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4560                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4561 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4562                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4563                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4564 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4565         }
4566 #endif
4567 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4568 }
4569
4570 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4571                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4572 {
4573         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4574
4575         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4576         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4577
4578         pgdat->node_id = nid;
4579         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4580         init_zone_allows_reclaim(nid);
4581         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4582
4583         alloc_node_mem_map(pgdat);
4584 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4585         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4586                 nid, (unsigned long)pgdat,
4587                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4588 #endif
4589
4590         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4591 }
4592
4593 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4594
4595 #if MAX_NUMNODES > 1
4596 /*
4597  * Figure out the number of possible node ids.
4598  */
4599 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4600 {
4601         unsigned int node;
4602         unsigned int highest = 0;
4603
4604         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4605                 highest = node;
4606         nr_node_ids = highest + 1;
4607 }
4608 #else
4609 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4610 {
4611 }
4612 #endif
4613
4614 /**
4615  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4616  *
4617  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4618  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4619  * all the nodes.
4620  *
4621  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4622  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4623  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4624  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4625  *
4626  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4627  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4628  * populated node map.
4629  *
4630  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4631  * requirement (single node).
4632  */
4633 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4634 {
4635         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4636         unsigned long start, end, mask;
4637         int last_nid = -1;
4638         int i, nid;
4639
4640         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4641                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4642                         last_nid = nid;
4643                         last_end = end;
4644                         continue;
4645                 }
4646
4647                 /*
4648                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4649                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4650                  * too coarse to separate the current node from the last.
4651                  */
4652                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4653                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4654                         mask <<= 1;
4655
4656                 /* accumulate all internode masks */
4657                 accl_mask |= mask;
4658         }
4659
4660         /* convert mask to number of pages */
4661         return ~accl_mask + 1;
4662 }
4663
4664 /* Find the lowest pfn for a node */
4665 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4666 {
4667         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4668         unsigned long start_pfn;
4669         int i;
4670
4671         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4672                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4673
4674         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4675                 printk(KERN_WARNING
4676                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4677                 return 0;
4678         }
4679
4680         return min_pfn;
4681 }
4682
4683 /**
4684  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4685  *
4686  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4687  * add_active_range().
4688  */
4689 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4690 {
4691         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4692 }
4693
4694 /*
4695  * early_calculate_totalpages()
4696  * Sum pages in active regions for movable zone.
4697  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4698  */
4699 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4700 {
4701         unsigned long totalpages = 0;
4702         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4703         int i, nid;
4704
4705         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4706                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4707
4708                 totalpages += pages;
4709                 if (pages)
4710                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4711         }
4712         return totalpages;
4713 }
4714
4715 /*
4716  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4717  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4718  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4719  * others
4720  */
4721 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4722 {
4723         int i, nid;
4724         unsigned long usable_startpfn;
4725         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4726         /* save the state before borrow the nodemask */
4727         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4728         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4729         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4730
4731         /*
4732          * If movablecore was specified, calculate what size of
4733          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4734          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4735          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4736          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4737          * what movablecore would have allowed.
4738          */
4739         if (required_movablecore) {
4740                 unsigned long corepages;
4741
4742                 /*
4743                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4744                  * was requested by the user
4745                  */
4746                 required_movablecore =
4747                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4748                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4749
4750                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4751         }
4752
4753         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4754         if (!required_kernelcore)
4755                 goto out;
4756
4757         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4758         find_usable_zone_for_movable();
4759         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4760
4761 restart:
4762         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4763         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4764         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4765                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4766
4767                 /*
4768                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4769                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4770                  * amount of memory for the kernel
4771                  */
4772                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4773                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4774
4775                 /*
4776                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4777                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4778                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4779                  */
4780                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4781
4782                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4783                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4784                         unsigned long size_pages;
4785
4786                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4787                         if (start_pfn >= end_pfn)
4788                                 continue;
4789
4790                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4791                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4792                                 unsigned long kernel_pages;
4793                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4794                                                                 - start_pfn;
4795
4796                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4797                                                         kernelcore_remaining);
4798                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4799                                                         required_kernelcore);
4800
4801                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4802                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4803
4804                                         /*
4805                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4806                                          * that if we have to rebalance
4807                                          * kernelcore across nodes, we will
4808                                          * not double account here
4809                                          */
4810                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4811                                         continue;
4812                                 }
4813                                 start_pfn = usable_startpfn;
4814                         }
4815
4816                         /*
4817                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4818                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4819                          * number of pages used as kernelcore
4820                          */
4821                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4822                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4823                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4824                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4825
4826                         /*
4827                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4828                          * break if the kernelcore for this node has been
4829                          * satisified
4830                          */
4831                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4832                                                                 size_pages);
4833                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4834                         if (!kernelcore_remaining)
4835                                 break;
4836                 }
4837         }
4838
4839         /*
4840          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4841          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4842          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4843          * satisified
4844          */
4845         usable_nodes--;
4846         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4847                 goto restart;
4848
4849         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4850         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4851                 zone_movable_pfn[nid] =
4852                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4853
4854 out:
4855         /* restore the node_state */
4856         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4857 }
4858
4859 /* Any regular memory on that node ? */
4860 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4861 {
4862 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4863         enum zone_type zone_type;
4864
4865         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4866                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4867                 if (zone->present_pages) {
4868                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4869                         break;
4870                 }
4871         }
4872 #endif
4873 }
4874
4875 /**
4876  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4877  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4878  *
4879  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4880  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4881  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4882  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4883  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4884  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4885  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4886  * at arch_max_dma_pfn.
4887  */
4888 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4889 {
4890         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4891         int i, nid;
4892
4893         /* Record where the zone boundaries are */
4894         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4895                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4896         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4897                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4898         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4899         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4900         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4901                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4902                         continue;
4903                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4904                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4905                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4906                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4907         }
4908         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4909         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4910
4911         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4912         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4913         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4914
4915         /* Print out the zone ranges */
4916         printk("Zone ranges:\n");
4917         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4918                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4919                         continue;
4920                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4921                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4922                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4923                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4924                 else
4925                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4926                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4927                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4928                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4929         }
4930
4931         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4932         printk("Movable zone start for each node\n");
4933         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4934                 if (zone_movable_pfn[i])
4935                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4936                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4937         }
4938
4939         /* Print out the early node map */
4940         printk("Early memory node ranges\n");
4941         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4942                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4943                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4944
4945         /* Initialise every node */
4946         mminit_verify_pageflags_layout();
4947         setup_nr_node_ids();
4948         for_each_online_node(nid) {
4949                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4950                 free_area_init_node(nid, NULL,
4951                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4952
4953                 /* Any memory on that node */
4954                 if (pgdat->node_present_pages)
4955                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4956                 check_for_regular_memory(pgdat);
4957         }
4958 }
4959
4960 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4961 {
4962         unsigned long long coremem;
4963         if (!p)
4964                 return -EINVAL;
4965
4966         coremem = memparse(p, &p);
4967         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4968
4969         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4970         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4971
4972         return 0;
4973 }
4974
4975 /*
4976  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4977  * cannot be reclaimed or migrated.
4978  */
4979 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4980 {
4981         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4982 }
4983
4984 /*
4985  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4986  * can be reclaimed or migrated.
4987  */
4988 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4989 {
4990         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4991 }
4992
4993 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4994 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4995
4996 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4997
4998 /**
4999  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5000  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5001  *
5002  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5003  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5004  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5005  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5006  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5007  * smaller per-cpu batchsize.
5008  */
5009 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5010 {
5011         dma_reserve = new_dma_reserve;
5012 }
5013
5014 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5015 {
5016         free_area_init_node(0, zones_size,
5017                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5018 }
5019
5020 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5021                                  unsigned long action, void *hcpu)
5022 {
5023         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5024
5025         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5026                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5027                 drain_pages(cpu);
5028
5029                 /*
5030                  * Spill the event counters of the dead processor
5031                  * into the current processors event counters.
5032                  * This artificially elevates the count of the current
5033                  * processor.
5034                  */
5035                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5036
5037                 /*
5038                  * Zero the differential counters of the dead processor
5039                  * so that the vm statistics are consistent.
5040                  *
5041                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5042                  * race with what we are doing.
5043                  */
5044                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5045         }
5046         return NOTIFY_OK;
5047 }
5048
5049 void __init page_alloc_init(void)
5050 {
5051         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5052 }
5053
5054 /*
5055  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5056  *      or min_free_kbytes changes.
5057  */
5058 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5059 {
5060         struct pglist_data *pgdat;
5061         unsigned long reserve_pages = 0;
5062         enum zone_type i, j;
5063
5064         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5065                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5066                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5067                         unsigned long max = 0;
5068
5069                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5070                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5071                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5072                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5073                         }
5074
5075                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5076                         max += high_wmark_pages(zone);
5077
5078                         if (max > zone->present_pages)
5079                                 max = zone->present_pages;
5080                         reserve_pages += max;
5081                         /*
5082                          * Lowmem reserves are not available to
5083                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5084                          * kswapd tries to balance zones to their high
5085                          * watermark.  As a result, neither should be
5086                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5087                          * situation where reclaim has to clean pages
5088                          * in order to balance the zones.
5089                          */
5090                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5091                 }
5092         }
5093         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5094         totalreserve_pages = reserve_pages;
5095 }
5096
5097 /*
5098  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5099  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5100  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5101  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5102  */
5103 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5104 {
5105         struct pglist_data *pgdat;
5106         enum zone_type j, idx;
5107
5108         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5109                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5110                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5111                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5112
5113                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5114
5115                         idx = j;
5116                         while (idx) {
5117                                 struct zone *lower_zone;
5118
5119                                 idx--;
5120
5121                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5122                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5123
5124                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5125                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5126                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5127                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5128                         }
5129                 }
5130         }
5131
5132         /* update totalreserve_pages */
5133         calculate_totalreserve_pages();
5134 }
5135
5136 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5137 {
5138         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5139         unsigned long lowmem_pages = 0;
5140         struct zone *zone;
5141         unsigned long flags;
5142
5143         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5144         for_each_zone(zone) {
5145                 if (!is_highmem(zone))
5146                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5147         }
5148
5149         for_each_zone(zone) {
5150                 u64 tmp;
5151
5152                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5153                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5154                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5155                 if (is_highmem(zone)) {
5156                         /*
5157                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5158                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5159                          * value here.
5160                          *
5161                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5162                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5163                          * not be capped for highmem.
5164                          */
5165                         int min_pages;
5166
5167                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5168                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5169                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5170                         if (min_pages > 128)
5171                                 min_pages = 128;
5172                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5173                 } else {
5174                         /*
5175                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5176                          * proportionate to the zone's size.
5177                          */
5178                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5179                 }
5180
5181                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5182                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5183
5184                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5185                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5186                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5187
5188                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5189                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5190         }
5191
5192         /* update totalreserve_pages */
5193         calculate_totalreserve_pages();
5194 }
5195
5196 /**
5197  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5198  * or when memory is hot-{added|removed}
5199  *
5200  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5201  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5202  */
5203 void setup_per_zone_wmarks(void)
5204 {
5205         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5206         __setup_per_zone_wmarks();
5207         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5208 }
5209
5210 /*
5211  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5212  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5213  * to be referenced again before it is swapped out.
5214  *
5215  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5216  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5217  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5218  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5219  *
5220  * total     target    max
5221  * memory    ratio     inactive anon
5222  * -------------------------------------
5223  *   10MB       1         5MB
5224  *  100MB       1        50MB
5225  *    1GB       3       250MB
5226  *   10GB      10       0.9GB
5227  *  100GB      31         3GB
5228  *    1TB     101        10GB
5229  *   10TB     320        32GB
5230  */
5231 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5232 {
5233         unsigned int gb, ratio;
5234
5235         /* Zone size in gigabytes */
5236         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5237         if (gb)
5238                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5239         else
5240                 ratio = 1;
5241
5242         zone->inactive_ratio = ratio;
5243 }
5244
5245 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5246 {
5247         struct zone *zone;
5248
5249         for_each_zone(zone)
5250                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5251 }
5252
5253 /*
5254  * Initialise min_free_kbytes.
5255  *
5256  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5257  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5258  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5259  *
5260  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5261  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5262  *
5263  * which yields
5264  *
5265  * 16MB:        512k
5266  * 32MB:        724k
5267  * 64MB:        1024k
5268  * 128MB:       1448k
5269  * 256MB:       2048k
5270  * 512MB:       2896k
5271  * 1024MB:      4096k
5272  * 2048MB:      5792k
5273  * 4096MB:      8192k
5274  * 8192MB:      11584k
5275  * 16384MB:     16384k
5276  */
5277 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5278 {
5279         unsigned long lowmem_kbytes;
5280
5281         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5282
5283         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5284         if (min_free_kbytes < 128)
5285                 min_free_kbytes = 128;
5286         if (min_free_kbytes > 65536)
5287                 min_free_kbytes = 65536;
5288         setup_per_zone_wmarks();
5289         refresh_zone_stat_thresholds();
5290         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5291         setup_per_zone_inactive_ratio();
5292         return 0;
5293 }
5294 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5295
5296 /*
5297  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5298  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5299  *      changes.
5300  */
5301 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5302         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5303 {
5304         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5305         if (write)
5306                 setup_per_zone_wmarks();
5307         return 0;
5308 }
5309
5310 #ifdef CONFIG_NUMA
5311 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5312         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5313 {
5314         struct zone *zone;
5315         int rc;
5316
5317         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5318         if (rc)
5319                 return rc;
5320
5321         for_each_zone(zone)
5322                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5323                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5324         return 0;
5325 }
5326
5327 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5328         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5329 {
5330         struct zone *zone;
5331         int rc;
5332
5333         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5334         if (rc)
5335                 return rc;
5336
5337         for_each_zone(zone)
5338                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5339                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5340         return 0;
5341 }
5342 #endif
5343
5344 /*
5345  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5346  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5347  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5348  *
5349  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5350  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5351  * if in function of the boot time zone sizes.
5352  */
5353 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5354         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5355 {
5356         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5357         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5358         return 0;
5359 }
5360
5361 /*
5362  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5363  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5364  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5365  */
5366
5367 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5368         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5369 {
5370         struct zone *zone;
5371         unsigned int cpu;
5372         int ret;
5373
5374         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5375         if (!write || (ret < 0))
5376                 return ret;
5377         for_each_populated_zone(zone) {
5378                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5379                         unsigned long  high;
5380                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5381                         setup_pagelist_highmark(
5382                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5383                 }
5384         }
5385         return 0;
5386 }
5387
5388 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5389
5390 #ifdef CONFIG_NUMA
5391 static int __init set_hashdist(char *str)
5392 {
5393         if (!str)
5394                 return 0;
5395         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5396         return 1;
5397 }
5398 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5399 #endif
5400
5401 /*
5402  * allocate a large system hash table from bootmem
5403  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5404  *   quantity of entries
5405  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5406  */
5407 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5408                                      unsigned long bucketsize,
5409                                      unsigned long numentries,
5410                                      int scale,
5411                                      int flags,
5412                                      unsigned int *_hash_shift,
5413                                      unsigned int *_hash_mask,
5414                                      unsigned long low_limit,
5415                                      unsigned long high_limit)
5416 {
5417         unsigned long long max = high_limit;
5418         unsigned long log2qty, size;
5419         void *table = NULL;
5420
5421         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5422         if (!numentries) {
5423                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5424                 numentries = nr_kernel_pages;
5425                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5426                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5427                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5428
5429                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5430                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5431                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5432                 else
5433                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5434
5435                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5436                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5437                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5438                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5439                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5440                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5441                                 BUG_ON(!numentries);
5442                         }
5443                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5444                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5445         }
5446         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5447
5448         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5449         if (max == 0) {
5450                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5451                 do_div(max, bucketsize);
5452         }
5453         max = min(max, 0x80000000ULL);
5454
5455         if (numentries < low_limit)
5456                 numentries = low_limit;
5457         if (numentries > max)
5458                 numentries = max;
5459
5460         log2qty = ilog2(numentries);
5461
5462         do {
5463                 size = bucketsize << log2qty;
5464                 if (flags & HASH_EARLY)
5465                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5466                 else if (hashdist)
5467                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5468                 else {
5469                         /*
5470                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5471                          * some pages at the end of hash table which
5472                          * alloc_pages_exact() automatically does
5473                          */
5474                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5475                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5476                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5477                         }
5478                 }
5479         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5480
5481         if (!table)
5482                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5483
5484         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5485                tablename,
5486                (1UL << log2qty),
5487                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5488                size);
5489
5490         if (_hash_shift)
5491                 *_hash_shift = log2qty;
5492         if (_hash_mask)
5493                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5494
5495         return table;
5496 }
5497
5498 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5499 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5500                                                         unsigned long pfn)
5501 {
5502 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5503         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5504 #else
5505         return zone->pageblock_flags;
5506 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5507 }
5508
5509 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5510 {
5511 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5512         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5513         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5514 #else
5515         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5516         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5517 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5518 }
5519
5520 /**
5521  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5522  * @page: The page within the block of interest
5523  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5524  * @end_bitidx: The last bit of interest
5525  * returns pageblock_bits flags
5526  */
5527 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5528                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5529 {
5530         struct zone *zone;
5531         unsigned long *bitmap;
5532         unsigned long pfn, bitidx;
5533         unsigned long flags = 0;
5534         unsigned long value = 1;
5535
5536         zone = page_zone(page);
5537         pfn = page_to_pfn(page);
5538         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5539         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5540
5541         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5542                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5543                         flags |= value;
5544
5545         return flags;
5546 }
5547
5548 /**
5549  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5550  * @page: The page within the block of interest
5551  * @start_bitidx: The first bit of interest
5552  * @end_bitidx: The last bit of interest
5553  * @flags: The flags to set
5554  */
5555 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5556                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5557 {
5558         struct zone *zone;
5559         unsigned long *bitmap;
5560         unsigned long pfn, bitidx;
5561         unsigned long value = 1;
5562
5563         zone = page_zone(page);
5564         pfn = page_to_pfn(page);
5565         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5566         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5567         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5568         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5569
5570         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5571                 if (flags & value)
5572                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5573                 else
5574                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5575 }
5576
5577 /*
5578  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5579  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5580  *
5581  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5582  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5583  * expect this function should be exact.
5584  */
5585 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5586 {
5587         unsigned long pfn, iter, found;
5588         int mt;
5589
5590         /*
5591          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5592          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5593          */
5594         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5595                 return false;
5596         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5597         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5598                 return false;
5599
5600         pfn = page_to_pfn(page);
5601         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5602                 unsigned long check = pfn + iter;
5603
5604                 if (!pfn_valid_within(check))
5605                         continue;
5606
5607                 page = pfn_to_page(check);
5608                 /*
5609                  * We can't use page_count without pin a page
5610                  * because another CPU can free compound page.
5611                  * This check already skips compound tails of THP
5612                  * because their page->_count is zero at all time.
5613                  */
5614                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5615                         if (PageBuddy(page))
5616                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5617                         continue;
5618                 }
5619
5620                 if (!PageLRU(page))
5621                         found++;
5622                 /*
5623                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5624                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5625                  * and it still to be fixed.
5626                  */
5627                 /*
5628                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5629                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5630                  *
5631                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5632                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5633                  * page at boot.
5634                  */
5635                 if (found > count)
5636                         return true;
5637         }
5638         return false;
5639 }
5640
5641 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5642 {
5643         struct zone *zone;
5644         unsigned long pfn;
5645
5646         /*
5647          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5648          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5649          * the zone but still within the section.
5650          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5651          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5652          */
5653         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5654                 return false;
5655
5656         zone = page_zone(page);
5657         pfn = page_to_pfn(page);
5658         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5659                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5660                 return false;
5661
5662         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5663 }
5664
5665 #ifdef CONFIG_CMA
5666
5667 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5668 {
5669         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5670                              pageblock_nr_pages) - 1);
5671 }
5672
5673 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5674 {
5675         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5676                                 pageblock_nr_pages));
5677 }
5678
5679 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5680 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5681                                         unsigned long start, unsigned long end)
5682 {
5683         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5684         unsigned long nr_reclaimed;
5685         unsigned long pfn = start;
5686         unsigned int tries = 0;
5687         int ret = 0;
5688
5689         migrate_prep_local();
5690
5691         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5692                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5693                         ret = -EINTR;
5694                         break;
5695                 }
5696
5697                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5698                         cc->nr_migratepages = 0;
5699                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5700                                                          pfn, end, true);
5701                         if (!pfn) {
5702                                 ret = -EINTR;
5703                                 break;
5704                         }
5705                         tries = 0;
5706                 } else if (++tries == 5) {
5707                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5708                         break;
5709                 }
5710
5711                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5712                                                         &cc->migratepages);
5713                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5714
5715                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5716                                     alloc_migrate_target,
5717                                     0, false, MIGRATE_SYNC,
5718                                     MR_CMA);
5719         }
5720
5721         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
5722         return ret > 0 ? 0 : ret;
5723 }
5724
5725 /*
5726  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5727  */
5728 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5729 {
5730         unsigned long flags;
5731         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5732         zone->min_cma_pages += count;
5733         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5734         setup_per_zone_wmarks();
5735 }
5736
5737 /*
5738  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5739  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5740  *__alloc_pages_slowpath() function.
5741  */
5742 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5743 {
5744         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5745         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5746         int did_some_progress = 0;
5747         int order = 1;
5748
5749         /*
5750          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5751          * to stabilise at new watermark level.
5752          */
5753         __update_cma_watermarks(zone, count);
5754
5755         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5756         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5757                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5758
5759                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5760                                                       NULL);
5761                 if (!did_some_progress) {
5762                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5763                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5764                 }
5765         }
5766
5767         /* Restore original watermark levels. */
5768         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5769
5770         return count;
5771 }
5772
5773 /**
5774  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5775  * @start:      start PFN to allocate
5776  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5777  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5778  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5779  *                      in range must have the same migratetype and it must
5780  *                      be either of the two.
5781  *
5782  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5783  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5784  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5785  * pages fall in.
5786  *
5787  * The PFN range must belong to a single zone.
5788  *
5789  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5790  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5791  * need to be freed with free_contig_range().
5792  */
5793 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5794                        unsigned migratetype)
5795 {
5796         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5797         unsigned long outer_start, outer_end;
5798         int ret = 0, order;
5799
5800         struct compact_control cc = {
5801                 .nr_migratepages = 0,
5802                 .order = -1,
5803                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5804                 .sync = true,
5805                 .ignore_skip_hint = true,
5806         };
5807         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
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                 return ret;
5837
5838         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, 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(&cc, 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                 drain_zonestat(zone, pset);
5930                 setup_pageset(pset, batch);
5931                 local_irq_restore(flags);
5932         }
5933         return 0;
5934 }
5935
5936 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5937 {
5938         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5939 }
5940 #endif
5941
5942 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5943 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5944 {
5945         unsigned long flags;
5946         int cpu;
5947         struct per_cpu_pageset *pset;
5948
5949         /* avoid races with drain_pages()  */
5950         local_irq_save(flags);
5951         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5952                 for_each_online_cpu(cpu) {
5953                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5954                         drain_zonestat(zone, pset);
5955                 }
5956                 free_percpu(zone->pageset);
5957                 zone->pageset = &boot_pageset;
5958         }
5959         local_irq_restore(flags);
5960 }
5961
5962 /*
5963  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5964  */
5965 void
5966 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5967 {
5968         struct page *page;
5969         struct zone *zone;
5970         int order, i;
5971         unsigned long pfn;
5972         unsigned long flags;
5973         /* find the first valid pfn */
5974         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5975                 if (pfn_valid(pfn))
5976                         break;
5977         if (pfn == end_pfn)
5978                 return;
5979         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5980         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5981         pfn = start_pfn;
5982         while (pfn < end_pfn) {
5983                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5984                         pfn++;
5985                         continue;
5986                 }
5987                 page = pfn_to_page(pfn);
5988                 BUG_ON(page_count(page));
5989                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5990                 order = page_order(page);
5991 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5992                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5993                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5994 #endif
5995                 list_del(&page->lru);
5996                 rmv_page_order(page);
5997                 zone->free_area[order].nr_free--;
5998                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5999                                       - (1UL << order));
6000                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6001                         SetPageReserved((page+i));
6002                 pfn += (1 << order);
6003         }
6004         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6005 }
6006 #endif
6007
6008 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6009 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6010 {
6011         struct zone *zone = page_zone(page);
6012         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6013         unsigned long flags;
6014         int order;
6015
6016         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6017         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6018                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6019
6020                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6021                         break;
6022         }
6023         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6024
6025         return order < MAX_ORDER;
6026 }
6027 #endif
6028
6029 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6030         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6031         {1UL << PG_error,               "error"         },
6032         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6033         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6034         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6035         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6036         {1UL << PG_active,              "active"        },
6037         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6038         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6039         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6040         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6041         {1UL << PG_private,             "private"       },
6042         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6043         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6044 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6045         {1UL << PG_head,                "head"          },
6046         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6047 #else
6048         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6049 #endif
6050         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6051         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6052         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6053         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6054         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6055 #ifdef CONFIG_MMU
6056         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6057 #endif
6058 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6059         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6060 #endif
6061 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6062         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6063 #endif
6064 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6065         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6066 #endif
6067 };
6068
6069 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6070 {
6071         const char *delim = "";
6072         unsigned long mask;
6073         int i;
6074
6075         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6076
6077         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6078
6079         /* remove zone id */
6080         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6081
6082         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6083
6084                 mask = pageflag_names[i].mask;
6085                 if ((flags & mask) != mask)
6086                         continue;
6087
6088                 flags &= ~mask;
6089                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6090                 delim = "|";
6091         }
6092
6093         /* check for left over flags */
6094         if (flags)
6095                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6096
6097         printk(")\n");
6098 }
6099
6100 void dump_page(struct page *page)
6101 {
6102         printk(KERN_ALERT
6103                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6104                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6105                 page->mapping, page->index);
6106         dump_page_flags(page->flags);
6107         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6108 }