d6b580c660f5137a80431d8cec5f4656963c89f5
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif  /* NUMA */
96 };
97 EXPORT_SYMBOL(node_states);
98
99 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
100 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
101 /*
102  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
103  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
104  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
105  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
106  */
107 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
108
109 int percpu_pagelist_fraction;
110 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
111
112 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
113 /*
114  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
115  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
116  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
117  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
118  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
119  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
120  */
121
122 static gfp_t saved_gfp_mask;
123
124 void pm_restore_gfp_mask(void)
125 {
126         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
127         if (saved_gfp_mask) {
128                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
129                 saved_gfp_mask = 0;
130         }
131 }
132
133 void pm_restrict_gfp_mask(void)
134 {
135         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
136         WARN_ON(saved_gfp_mask);
137         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
138         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
139 }
140
141 bool pm_suspended_storage(void)
142 {
143         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
144                 return false;
145         return true;
146 }
147 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
148
149 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
150 int pageblock_order __read_mostly;
151 #endif
152
153 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
154
155 /*
156  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
157  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
158  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
159  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
160  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
161  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
162  *
163  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
164  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
165  */
166 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
167 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
168          256,
169 #endif
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
174          32,
175 #endif
176          32,
177 };
178
179 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
180
181 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          "DMA",
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          "DMA32",
187 #endif
188          "Normal",
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          "HighMem",
191 #endif
192          "Movable",
193 };
194
195 int min_free_kbytes = 1024;
196
197 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
198 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
199 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
200
201 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
205 static unsigned long __initdata required_movablecore;
206 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
207
208 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
209 int movable_zone;
210 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
211 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
212
213 #if MAX_NUMNODES > 1
214 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
215 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
216 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
217 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
218 #endif
219
220 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
221
222 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
223 {
224
225         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
226                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
227
228         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
229                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
230 }
231
232 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
233
234 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
235 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
236 {
237         int ret = 0;
238         unsigned seq;
239         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
240
241         do {
242                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
243                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
244                         ret = 1;
245                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
246                         ret = 1;
247         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
248
249         return ret;
250 }
251
252 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
253 {
254         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
255                 return 0;
256         if (zone != page_zone(page))
257                 return 0;
258
259         return 1;
260 }
261 /*
262  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
263  */
264 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
265 {
266         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
267                 return 1;
268         if (!page_is_consistent(zone, page))
269                 return 1;
270
271         return 0;
272 }
273 #else
274 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         return 0;
277 }
278 #endif
279
280 static void bad_page(struct page *page)
281 {
282         static unsigned long resume;
283         static unsigned long nr_shown;
284         static unsigned long nr_unshown;
285
286         /* Don't complain about poisoned pages */
287         if (PageHWPoison(page)) {
288                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
289                 return;
290         }
291
292         /*
293          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
294          * or allow a steady drip of one report per second.
295          */
296         if (nr_shown == 60) {
297                 if (time_before(jiffies, resume)) {
298                         nr_unshown++;
299                         goto out;
300                 }
301                 if (nr_unshown) {
302                         printk(KERN_ALERT
303                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
304                                 nr_unshown);
305                         nr_unshown = 0;
306                 }
307                 nr_shown = 0;
308         }
309         if (nr_shown++ == 0)
310                 resume = jiffies + 60 * HZ;
311
312         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
313                 current->comm, page_to_pfn(page));
314         dump_page(page);
315
316         print_modules();
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
332  * pointing at the head page.
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354                 __SetPageTail(p);
355                 set_page_count(p, 0);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
361 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365         int bad = 0;
366
367         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
368             unlikely(!PageHead(page))) {
369                 bad_page(page);
370                 bad++;
371         }
372
373         __ClearPageHead(page);
374
375         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
376                 struct page *p = page + i;
377
378                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
379                         bad_page(page);
380                         bad++;
381                 }
382                 __ClearPageTail(p);
383         }
384
385         return bad;
386 }
387
388 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
389 {
390         int i;
391
392         /*
393          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
394          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
395          */
396         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
397         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
398                 clear_highpage(page + i);
399 }
400
401 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
402 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
403
404 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
405 {
406         unsigned long res;
407
408         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
409                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
410                 return 0;
411         }
412         _debug_guardpage_minorder = res;
413         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
414         return 0;
415 }
416 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
417
418 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
419 {
420         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
421 }
422
423 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
424 {
425         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
426 }
427 #else
428 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
429 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
430 #endif
431
432 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
433 {
434         set_page_private(page, order);
435         __SetPageBuddy(page);
436 }
437
438 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
439 {
440         __ClearPageBuddy(page);
441         set_page_private(page, 0);
442 }
443
444 /*
445  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
446  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
447  *
448  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
449  * the following equation:
450  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
451  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
452  * 1 buddy is #10:
453  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
454  *
455  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
456  * satisfies the following equation:
457  *     P = B & ~(1 << O)
458  *
459  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
460  */
461 static inline unsigned long
462 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
463 {
464         return page_idx ^ (1 << order);
465 }
466
467 /*
468  * This function checks whether a page is free && is the buddy
469  * we can do coalesce a page and its buddy if
470  * (a) the buddy is not in a hole &&
471  * (b) the buddy is in the buddy system &&
472  * (c) a page and its buddy have the same order &&
473  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
474  *
475  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
476  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
477  *
478  * For recording page's order, we use page_private(page).
479  */
480 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
481                                                                 int order)
482 {
483         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
484                 return 0;
485
486         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
487                 return 0;
488
489         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
490                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
491                 return 1;
492         }
493
494         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
495                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
496                 return 1;
497         }
498         return 0;
499 }
500
501 /*
502  * Freeing function for a buddy system allocator.
503  *
504  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
505  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
506  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
507  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
508  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
509  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
510  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
511  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
512  * parts of the VM system.
513  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
514  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
515  * order is recorded in page_private(page) field.
516  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
517  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
518  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
519  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
520  * triggers coalescing into a block of larger size.
521  *
522  * -- wli
523  */
524
525 static inline void __free_one_page(struct page *page,
526                 struct zone *zone, unsigned int order,
527                 int migratetype)
528 {
529         unsigned long page_idx;
530         unsigned long combined_idx;
531         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
532         struct page *buddy;
533
534         if (unlikely(PageCompound(page)))
535                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
536                         return;
537
538         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
539
540         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
541
542         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
543         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
544
545         while (order < MAX_ORDER-1) {
546                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
547                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
548                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
549                         break;
550                 /*
551                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
552                  * merge with it and move up one order.
553                  */
554                 if (page_is_guard(buddy)) {
555                         clear_page_guard_flag(buddy);
556                         set_page_private(page, 0);
557                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
558                 } else {
559                         list_del(&buddy->lru);
560                         zone->free_area[order].nr_free--;
561                         rmv_page_order(buddy);
562                 }
563                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
564                 page = page + (combined_idx - page_idx);
565                 page_idx = combined_idx;
566                 order++;
567         }
568         set_page_order(page, order);
569
570         /*
571          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
572          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
573          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
574          * that is happening, add the free page to the tail of the list
575          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
576          * as a higher order page
577          */
578         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
579                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
580                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
581                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
582                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
583                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
584                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
585                         list_add_tail(&page->lru,
586                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
587                         goto out;
588                 }
589         }
590
591         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592 out:
593         zone->free_area[order].nr_free++;
594 }
595
596 /*
597  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
598  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
599  * free_pages_check() will verify...
600  */
601 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
602 {
603         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
604         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
605 }
606
607 static inline int free_pages_check(struct page *page)
608 {
609         if (unlikely(page_mapcount(page) |
610                 (page->mapping != NULL)  |
611                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
612                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
613                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
614                 bad_page(page);
615                 return 1;
616         }
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
668                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
669                         list_del(&page->lru);
670                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
671                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
672                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
673                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
674         }
675         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
676         spin_unlock(&zone->lock);
677 }
678
679 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
680                                 int migratetype)
681 {
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->all_unreclaimable = 0;
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
687         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
688         spin_unlock(&zone->lock);
689 }
690
691 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
692 {
693         int i;
694         int bad = 0;
695
696         trace_mm_page_free(page, order);
697         kmemcheck_free_shadow(page, order);
698
699         if (PageAnon(page))
700                 page->mapping = NULL;
701         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
702                 bad += free_pages_check(page + i);
703         if (bad)
704                 return false;
705
706         if (!PageHighMem(page)) {
707                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
708                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
709                                            PAGE_SIZE << order);
710         }
711         arch_free_page(page, order);
712         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
713
714         return true;
715 }
716
717 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         unsigned long flags;
720         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
721
722         if (!free_pages_prepare(page, order))
723                 return;
724
725         local_irq_save(flags);
726         if (unlikely(wasMlocked))
727                 free_page_mlock(page);
728         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
729         free_one_page(page_zone(page), page, order,
730                                         get_pageblock_migratetype(page));
731         local_irq_restore(flags);
732 }
733
734 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
735 {
736         unsigned int nr_pages = 1 << order;
737         unsigned int loop;
738
739         prefetchw(page);
740         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
741                 struct page *p = &page[loop];
742
743                 if (loop + 1 < nr_pages)
744                         prefetchw(p + 1);
745                 __ClearPageReserved(p);
746                 set_page_count(p, 0);
747         }
748
749         set_page_refcounted(page);
750         __free_pages(page, order);
751 }
752
753
754 /*
755  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
756  * Please do not alter this order without good reasons and regression
757  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
758  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
759  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
760  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
761  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
762  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
763  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
764  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
765  *
766  * -- wli
767  */
768 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
769         int low, int high, struct free_area *area,
770         int migratetype)
771 {
772         unsigned long size = 1 << high;
773
774         while (high > low) {
775                 area--;
776                 high--;
777                 size >>= 1;
778                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
779
780 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
781                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
782                         /*
783                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
784                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
785                          * Corresponding page table entries will not be touched,
786                          * pages will stay not present in virtual address space
787                          */
788                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
789                         set_page_guard_flag(&page[size]);
790                         set_page_private(&page[size], high);
791                         /* Guard pages are not available for any usage */
792                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
793                         continue;
794                 }
795 #endif
796                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
797                 area->nr_free++;
798                 set_page_order(&page[size], high);
799         }
800 }
801
802 /*
803  * This page is about to be returned from the page allocator
804  */
805 static inline int check_new_page(struct page *page)
806 {
807         if (unlikely(page_mapcount(page) |
808                 (page->mapping != NULL)  |
809                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
810                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
811                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
812                 bad_page(page);
813                 return 1;
814         }
815         return 0;
816 }
817
818 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
819 {
820         int i;
821
822         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
823                 struct page *p = page + i;
824                 if (unlikely(check_new_page(p)))
825                         return 1;
826         }
827
828         set_page_private(page, 0);
829         set_page_refcounted(page);
830
831         arch_alloc_page(page, order);
832         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
833
834         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
835                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
836
837         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
838                 prep_compound_page(page, order);
839
840         return 0;
841 }
842
843 /*
844  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
845  * the smallest available page from the freelists
846  */
847 static inline
848 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
849                                                 int migratetype)
850 {
851         unsigned int current_order;
852         struct free_area * area;
853         struct page *page;
854
855         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
856         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
857                 area = &(zone->free_area[current_order]);
858                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
859                         continue;
860
861                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
862                                                         struct page, lru);
863                 list_del(&page->lru);
864                 rmv_page_order(page);
865                 area->nr_free--;
866                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
867                 return page;
868         }
869
870         return NULL;
871 }
872
873
874 /*
875  * This array describes the order lists are fallen back to when
876  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
877  */
878 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
879         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
880         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
881         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
882         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
883         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
884 };
885
886 /*
887  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
888  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
889  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
890  */
891 static int move_freepages(struct zone *zone,
892                           struct page *start_page, struct page *end_page,
893                           int migratetype)
894 {
895         struct page *page;
896         unsigned long order;
897         int pages_moved = 0;
898
899 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
900         /*
901          * page_zone is not safe to call in this context when
902          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
903          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
904          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
905          * grouping pages by mobility
906          */
907         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
908 #endif
909
910         for (page = start_page; page <= end_page;) {
911                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
912                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
913
914                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
915                         page++;
916                         continue;
917                 }
918
919                 if (!PageBuddy(page)) {
920                         page++;
921                         continue;
922                 }
923
924                 order = page_order(page);
925                 list_move(&page->lru,
926                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
927                 page += 1 << order;
928                 pages_moved += 1 << order;
929         }
930
931         return pages_moved;
932 }
933
934 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
935                                 int migratetype)
936 {
937         unsigned long start_pfn, end_pfn;
938         struct page *start_page, *end_page;
939
940         start_pfn = page_to_pfn(page);
941         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
942         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
943         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
944         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
945
946         /* Do not cross zone boundaries */
947         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
948                 start_page = page;
949         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
950                 return 0;
951
952         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
953 }
954
955 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
956                                         int start_order, int migratetype)
957 {
958         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
959
960         while (nr_pageblocks--) {
961                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
962                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
963         }
964 }
965
966 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
967 static inline struct page *
968 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
969 {
970         struct free_area * area;
971         int current_order;
972         struct page *page;
973         int migratetype, i;
974
975         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
976         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
977                                                 --current_order) {
978                 for (i = 0;; i++) {
979                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
980
981                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
982                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
983                                 break;
984
985                         area = &(zone->free_area[current_order]);
986                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
987                                 continue;
988
989                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
990                                         struct page, lru);
991                         area->nr_free--;
992
993                         /*
994                          * If breaking a large block of pages, move all free
995                          * pages to the preferred allocation list. If falling
996                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
997                          * aggressive about taking ownership of free pages
998                          */
999                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
1000                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1001                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1002                                 unsigned long pages;
1003                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1004                                                                 start_migratetype);
1005
1006                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1007                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1008                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1009                                         set_pageblock_migratetype(page,
1010                                                                 start_migratetype);
1011
1012                                 migratetype = start_migratetype;
1013                         }
1014
1015                         /* Remove the page from the freelists */
1016                         list_del(&page->lru);
1017                         rmv_page_order(page);
1018
1019                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1020                         if (current_order >= pageblock_order)
1021                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1022                                                         start_migratetype);
1023
1024                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1025
1026                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1027                                 start_migratetype, migratetype);
1028
1029                         return page;
1030                 }
1031         }
1032
1033         return NULL;
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1038  * Call me with the zone->lock already held.
1039  */
1040 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1041                                                 int migratetype)
1042 {
1043         struct page *page;
1044
1045 retry_reserve:
1046         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1047
1048         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1049                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1050
1051                 /*
1052                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1053                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1054                  * and we want just one call site
1055                  */
1056                 if (!page) {
1057                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1058                         goto retry_reserve;
1059                 }
1060         }
1061
1062         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1063         return page;
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1068  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1069  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1070  */
1071 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1072                         unsigned long count, struct list_head *list,
1073                         int migratetype, int cold)
1074 {
1075         int i;
1076
1077         spin_lock(&zone->lock);
1078         for (i = 0; i < count; ++i) {
1079                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1080                 if (unlikely(page == NULL))
1081                         break;
1082
1083                 /*
1084                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1085                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1086                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1087                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1088                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1089                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1090                  * properly.
1091                  */
1092                 if (likely(cold == 0))
1093                         list_add(&page->lru, list);
1094                 else
1095                         list_add_tail(&page->lru, list);
1096                 set_page_private(page, migratetype);
1097                 list = &page->lru;
1098         }
1099         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1100         spin_unlock(&zone->lock);
1101         return i;
1102 }
1103
1104 #ifdef CONFIG_NUMA
1105 /*
1106  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1107  * currently executing processor on remote nodes after they have
1108  * expired.
1109  *
1110  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1111  * a single processor.
1112  */
1113 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1114 {
1115         unsigned long flags;
1116         int to_drain;
1117
1118         local_irq_save(flags);
1119         if (pcp->count >= pcp->batch)
1120                 to_drain = pcp->batch;
1121         else
1122                 to_drain = pcp->count;
1123         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1124         pcp->count -= to_drain;
1125         local_irq_restore(flags);
1126 }
1127 #endif
1128
1129 /*
1130  * Drain pages of the indicated processor.
1131  *
1132  * The processor must either be the current processor and the
1133  * thread pinned to the current processor or a processor that
1134  * is not online.
1135  */
1136 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1137 {
1138         unsigned long flags;
1139         struct zone *zone;
1140
1141         for_each_populated_zone(zone) {
1142                 struct per_cpu_pageset *pset;
1143                 struct per_cpu_pages *pcp;
1144
1145                 local_irq_save(flags);
1146                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1147
1148                 pcp = &pset->pcp;
1149                 if (pcp->count) {
1150                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1151                         pcp->count = 0;
1152                 }
1153                 local_irq_restore(flags);
1154         }
1155 }
1156
1157 /*
1158  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1159  */
1160 void drain_local_pages(void *arg)
1161 {
1162         drain_pages(smp_processor_id());
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1167  *
1168  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1169  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1170  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1171  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1172  * before the call to on_each_cpu_mask().
1173  */
1174 void drain_all_pages(void)
1175 {
1176         int cpu;
1177         struct per_cpu_pageset *pcp;
1178         struct zone *zone;
1179
1180         /*
1181          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1182          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1183          */
1184         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1185
1186         /*
1187          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1188          * as offline notification will cause the notified
1189          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1190          * disables preemption as part of its processing
1191          */
1192         for_each_online_cpu(cpu) {
1193                 bool has_pcps = false;
1194                 for_each_populated_zone(zone) {
1195                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1196                         if (pcp->pcp.count) {
1197                                 has_pcps = true;
1198                                 break;
1199                         }
1200                 }
1201                 if (has_pcps)
1202                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1203                 else
1204                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1205         }
1206         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1207 }
1208
1209 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1210
1211 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1212 {
1213         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1214         unsigned long flags;
1215         int order, t;
1216         struct list_head *curr;
1217
1218         if (!zone->spanned_pages)
1219                 return;
1220
1221         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1222
1223         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1224         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1225                 if (pfn_valid(pfn)) {
1226                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1227
1228                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1229                                 swsusp_unset_page_free(page);
1230                 }
1231
1232         for_each_migratetype_order(order, t) {
1233                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1234                         unsigned long i;
1235
1236                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1237                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1238                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1239                 }
1240         }
1241         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1242 }
1243 #endif /* CONFIG_PM */
1244
1245 /*
1246  * Free a 0-order page
1247  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1248  */
1249 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1250 {
1251         struct zone *zone = page_zone(page);
1252         struct per_cpu_pages *pcp;
1253         unsigned long flags;
1254         int migratetype;
1255         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1256
1257         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1258                 return;
1259
1260         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1261         set_page_private(page, migratetype);
1262         local_irq_save(flags);
1263         if (unlikely(wasMlocked))
1264                 free_page_mlock(page);
1265         __count_vm_event(PGFREE);
1266
1267         /*
1268          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1269          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1270          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1271          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1272          * excessively into the page allocator
1273          */
1274         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1275                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1276                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1277                         goto out;
1278                 }
1279                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1280         }
1281
1282         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1283         if (cold)
1284                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1285         else
1286                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1287         pcp->count++;
1288         if (pcp->count >= pcp->high) {
1289                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1290                 pcp->count -= pcp->batch;
1291         }
1292
1293 out:
1294         local_irq_restore(flags);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * Free a list of 0-order pages
1299  */
1300 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1301 {
1302         struct page *page, *next;
1303
1304         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1305                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1306                 free_hot_cold_page(page, cold);
1307         }
1308 }
1309
1310 /*
1311  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1312  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1313  * Each sub-page must be freed individually.
1314  *
1315  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1316  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1317  */
1318 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1319 {
1320         int i;
1321
1322         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1323         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1324
1325 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1326         /*
1327          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1328          * otherwise free the whole shadow.
1329          */
1330         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1331                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1332 #endif
1333
1334         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1335                 set_page_refcounted(page + i);
1336 }
1337
1338 /*
1339  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1340  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1341  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1342  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1343  * are enabled.
1344  *
1345  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1346  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1347  */
1348 int split_free_page(struct page *page)
1349 {
1350         unsigned int order;
1351         unsigned long watermark;
1352         struct zone *zone;
1353
1354         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1355
1356         zone = page_zone(page);
1357         order = page_order(page);
1358
1359         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1360         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1361         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1362                 return 0;
1363
1364         /* Remove page from free list */
1365         list_del(&page->lru);
1366         zone->free_area[order].nr_free--;
1367         rmv_page_order(page);
1368         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1369
1370         /* Split into individual pages */
1371         set_page_refcounted(page);
1372         split_page(page, order);
1373
1374         if (order >= pageblock_order - 1) {
1375                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1376                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1377                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1378         }
1379
1380         return 1 << order;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1385  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1386  * or two.
1387  */
1388 static inline
1389 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1390                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1391                         int migratetype)
1392 {
1393         unsigned long flags;
1394         struct page *page;
1395         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1396
1397 again:
1398         if (likely(order == 0)) {
1399                 struct per_cpu_pages *pcp;
1400                 struct list_head *list;
1401
1402                 local_irq_save(flags);
1403                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1404                 list = &pcp->lists[migratetype];
1405                 if (list_empty(list)) {
1406                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1407                                         pcp->batch, list,
1408                                         migratetype, cold);
1409                         if (unlikely(list_empty(list)))
1410                                 goto failed;
1411                 }
1412
1413                 if (cold)
1414                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1415                 else
1416                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1417
1418                 list_del(&page->lru);
1419                 pcp->count--;
1420         } else {
1421                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1422                         /*
1423                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1424                          *
1425                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1426                          * properly detect and handle allocation failures.
1427                          *
1428                          * We most definitely don't want callers attempting to
1429                          * allocate greater than order-1 page units with
1430                          * __GFP_NOFAIL.
1431                          */
1432                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1433                 }
1434                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1435                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1436                 spin_unlock(&zone->lock);
1437                 if (!page)
1438                         goto failed;
1439                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1440         }
1441
1442         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1443         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1444         local_irq_restore(flags);
1445
1446         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1447         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1448                 goto again;
1449         return page;
1450
1451 failed:
1452         local_irq_restore(flags);
1453         return NULL;
1454 }
1455
1456 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1457 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1458 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1459 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1460 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1461
1462 /* Mask to get the watermark bits */
1463 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1464
1465 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1466 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1467 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1468
1469 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1470
1471 static struct {
1472         struct fault_attr attr;
1473
1474         u32 ignore_gfp_highmem;
1475         u32 ignore_gfp_wait;
1476         u32 min_order;
1477 } fail_page_alloc = {
1478         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1479         .ignore_gfp_wait = 1,
1480         .ignore_gfp_highmem = 1,
1481         .min_order = 1,
1482 };
1483
1484 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1485 {
1486         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1487 }
1488 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1489
1490 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1491 {
1492         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1493                 return 0;
1494         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1495                 return 0;
1496         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1497                 return 0;
1498         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1499                 return 0;
1500
1501         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1502 }
1503
1504 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1505
1506 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1507 {
1508         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1509         struct dentry *dir;
1510
1511         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1512                                         &fail_page_alloc.attr);
1513         if (IS_ERR(dir))
1514                 return PTR_ERR(dir);
1515
1516         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1517                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1518                 goto fail;
1519         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1520                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1521                 goto fail;
1522         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1523                                 &fail_page_alloc.min_order))
1524                 goto fail;
1525
1526         return 0;
1527 fail:
1528         debugfs_remove_recursive(dir);
1529
1530         return -ENOMEM;
1531 }
1532
1533 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1534
1535 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1536
1537 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1538
1539 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1540 {
1541         return 0;
1542 }
1543
1544 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1545
1546 /*
1547  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1548  * of the allocation.
1549  */
1550 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1551                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1552 {
1553         /* free_pages my go negative - that's OK */
1554         long min = mark;
1555         int o;
1556
1557         free_pages -= (1 << order) - 1;
1558         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1559                 min -= min / 2;
1560         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1561                 min -= min / 4;
1562
1563         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1564                 return false;
1565         for (o = 0; o < order; o++) {
1566                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1567                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1568
1569                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1570                 min >>= 1;
1571
1572                 if (free_pages <= min)
1573                         return false;
1574         }
1575         return true;
1576 }
1577
1578 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1579                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1580 {
1581         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1582                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1583 }
1584
1585 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1586                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1587 {
1588         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1589
1590         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1591                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1592
1593         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1594                                                                 free_pages);
1595 }
1596
1597 #ifdef CONFIG_NUMA
1598 /*
1599  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1600  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1601  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1602  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1603  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1604  *
1605  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1606  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1607  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1608  *
1609  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1610  * nothing and returns NULL.
1611  *
1612  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1613  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1614  *
1615  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1616  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1617  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1618  * quickly as we can.
1619  */
1620 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1621 {
1622         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1623         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1624
1625         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1626         if (!zlc)
1627                 return NULL;
1628
1629         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1630                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1631                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1632         }
1633
1634         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1635                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1636                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1637         return allowednodes;
1638 }
1639
1640 /*
1641  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1642  * if it is worth looking at further for free memory:
1643  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1644  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1645  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1646  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1647  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1648  * else return false (zero) if it is not.
1649  *
1650  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1651  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1652  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1653  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1654  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1655  * into the second scan of the zonelist.
1656  *
1657  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1658  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1659  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1660  * unturned looking for a free page.
1661  */
1662 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1663                                                 nodemask_t *allowednodes)
1664 {
1665         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1666         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1667         int n;                          /* node that zone *z is on */
1668
1669         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1670         if (!zlc)
1671                 return 1;
1672
1673         i = z - zonelist->_zonerefs;
1674         n = zlc->z_to_n[i];
1675
1676         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1677         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1682  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1683  * from that zone don't waste time re-examining it.
1684  */
1685 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1686 {
1687         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1688         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1689
1690         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1691         if (!zlc)
1692                 return;
1693
1694         i = z - zonelist->_zonerefs;
1695
1696         set_bit(i, zlc->fullzones);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1701  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1702  */
1703 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1704 {
1705         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1706
1707         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1708         if (!zlc)
1709                 return;
1710
1711         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1712 }
1713
1714 #else   /* CONFIG_NUMA */
1715
1716 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1717 {
1718         return NULL;
1719 }
1720
1721 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1722                                 nodemask_t *allowednodes)
1723 {
1724         return 1;
1725 }
1726
1727 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1728 {
1729 }
1730
1731 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1732 {
1733 }
1734 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1735
1736 /*
1737  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1738  * a page.
1739  */
1740 static struct page *
1741 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1742                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1743                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1744 {
1745         struct zoneref *z;
1746         struct page *page = NULL;
1747         int classzone_idx;
1748         struct zone *zone;
1749         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1750         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1751         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1752
1753         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1754 zonelist_scan:
1755         /*
1756          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1757          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1758          */
1759         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1760                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1761                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1762                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1763                                 continue;
1764                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1765                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1766                                 continue;
1767                 /*
1768                  * When allocating a page cache page for writing, we
1769                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1770                  * limit, such that no single zone holds more than its
1771                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1772                  * The dirty limits take into account the zone's
1773                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1774                  * should be able to balance it without having to
1775                  * write pages from its LRU list.
1776                  *
1777                  * This may look like it could increase pressure on
1778                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1779                  * before they are full.  But the pages that do spill
1780                  * over are limited as the lower zones are protected
1781                  * by this very same mechanism.  It should not become
1782                  * a practical burden to them.
1783                  *
1784                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1785                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1786                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1787                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1788                  * zones are together not big enough to reach the
1789                  * global limit.  The proper fix for these situations
1790                  * will require awareness of zones in the
1791                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1792                  */
1793                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1794                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1795                         goto this_zone_full;
1796
1797                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1798                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1799                         unsigned long mark;
1800                         int ret;
1801
1802                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1803                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1804                                     classzone_idx, alloc_flags))
1805                                 goto try_this_zone;
1806
1807                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1808                                 /*
1809                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1810                                  * and before considering the first zone allowed
1811                                  * by the cpuset.
1812                                  */
1813                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1814                                 zlc_active = 1;
1815                                 did_zlc_setup = 1;
1816                         }
1817
1818                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1819                                 goto this_zone_full;
1820
1821                         /*
1822                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1823                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1824                          */
1825                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1826                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1827                                 continue;
1828
1829                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1830                         switch (ret) {
1831                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1832                                 /* did not scan */
1833                                 continue;
1834                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1835                                 /* scanned but unreclaimable */
1836                                 continue;
1837                         default:
1838                                 /* did we reclaim enough */
1839                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1840                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1841                                         goto this_zone_full;
1842                         }
1843                 }
1844
1845 try_this_zone:
1846                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1847                                                 gfp_mask, migratetype);
1848                 if (page)
1849                         break;
1850 this_zone_full:
1851                 if (NUMA_BUILD)
1852                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1853         }
1854
1855         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1856                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1857                 zlc_active = 0;
1858                 goto zonelist_scan;
1859         }
1860         return page;
1861 }
1862
1863 /*
1864  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1865  * meminfo in irq context.
1866  */
1867 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1868 {
1869         bool ret = false;
1870
1871 #if NODES_SHIFT > 8
1872         ret = in_interrupt();
1873 #endif
1874         return ret;
1875 }
1876
1877 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1878                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1879                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1880
1881 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1882 {
1883         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1884
1885         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1886             debug_guardpage_minorder() > 0)
1887                 return;
1888
1889         /*
1890          * This documents exceptions given to allocations in certain
1891          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1892          * of allowed nodes.
1893          */
1894         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1895                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1896                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1897                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1898         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1899                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1900
1901         if (fmt) {
1902                 struct va_format vaf;
1903                 va_list args;
1904
1905                 va_start(args, fmt);
1906
1907                 vaf.fmt = fmt;
1908                 vaf.va = &args;
1909
1910                 pr_warn("%pV", &vaf);
1911
1912                 va_end(args);
1913         }
1914
1915         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1916                 current->comm, order, gfp_mask);
1917
1918         dump_stack();
1919         if (!should_suppress_show_mem())
1920                 show_mem(filter);
1921 }
1922
1923 static inline int
1924 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1925                                 unsigned long did_some_progress,
1926                                 unsigned long pages_reclaimed)
1927 {
1928         /* Do not loop if specifically requested */
1929         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1930                 return 0;
1931
1932         /* Always retry if specifically requested */
1933         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1934                 return 1;
1935
1936         /*
1937          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1938          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1939          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1940          */
1941         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1942                 return 0;
1943
1944         /*
1945          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1946          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1947          * implementations.
1948          */
1949         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1950                 return 1;
1951
1952         /*
1953          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1954          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1955          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1956          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1957          * allocation still fails, we stop retrying.
1958          */
1959         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1960                 return 1;
1961
1962         return 0;
1963 }
1964
1965 static inline struct page *
1966 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1967         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1968         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1969         int migratetype)
1970 {
1971         struct page *page;
1972
1973         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1974         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1975                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1976                 return NULL;
1977         }
1978
1979         /*
1980          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1981          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1982          * we're still under heavy pressure.
1983          */
1984         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1985                 order, zonelist, high_zoneidx,
1986                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1987                 preferred_zone, migratetype);
1988         if (page)
1989                 goto out;
1990
1991         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1992                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1993                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1994                         goto out;
1995                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1996                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1997                         goto out;
1998                 /*
1999                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2000                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2001                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2002                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2003                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2004                  */
2005                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2006                         goto out;
2007         }
2008         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2009         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2010
2011 out:
2012         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2013         return page;
2014 }
2015
2016 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2017 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2018 static struct page *
2019 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2020         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2021         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2022         int migratetype, bool sync_migration,
2023         bool *deferred_compaction,
2024         unsigned long *did_some_progress)
2025 {
2026         struct page *page;
2027
2028         if (!order)
2029                 return NULL;
2030
2031         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2032                 *deferred_compaction = true;
2033                 return NULL;
2034         }
2035
2036         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2037         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2038                                                 nodemask, sync_migration);
2039         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2040         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2041
2042                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2043                 drain_pages(get_cpu());
2044                 put_cpu();
2045
2046                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2047                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2048                                 alloc_flags, preferred_zone,
2049                                 migratetype);
2050                 if (page) {
2051                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2052                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2053                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2054                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2055                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2056                         return page;
2057                 }
2058
2059                 /*
2060                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2061                  * The most likely reason is that pages exist,
2062                  * but not enough to satisfy watermarks.
2063                  */
2064                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2065
2066                 /*
2067                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2068                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2069                  */
2070                 if (sync_migration)
2071                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2072
2073                 cond_resched();
2074         }
2075
2076         return NULL;
2077 }
2078 #else
2079 static inline struct page *
2080 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2081         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2082         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2083         int migratetype, bool sync_migration,
2084         bool *deferred_compaction,
2085         unsigned long *did_some_progress)
2086 {
2087         return NULL;
2088 }
2089 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2090
2091 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2092 static inline struct page *
2093 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2094         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2095         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2096         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2097 {
2098         struct page *page = NULL;
2099         struct reclaim_state reclaim_state;
2100         bool drained = false;
2101
2102         cond_resched();
2103
2104         /* We now go into synchronous reclaim */
2105         cpuset_memory_pressure_bump();
2106         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2107         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2108         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2109         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2110
2111         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2112
2113         current->reclaim_state = NULL;
2114         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2115         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2116
2117         cond_resched();
2118
2119         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2120                 return NULL;
2121
2122         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2123         if (NUMA_BUILD)
2124                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2125
2126 retry:
2127         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2128                                         zonelist, high_zoneidx,
2129                                         alloc_flags, preferred_zone,
2130                                         migratetype);
2131
2132         /*
2133          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2134          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2135          */
2136         if (!page && !drained) {
2137                 drain_all_pages();
2138                 drained = true;
2139                 goto retry;
2140         }
2141
2142         return page;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2147  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2148  */
2149 static inline struct page *
2150 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2151         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2152         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2153         int migratetype)
2154 {
2155         struct page *page;
2156
2157         do {
2158                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2159                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2160                         preferred_zone, migratetype);
2161
2162                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2163                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2164         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2165
2166         return page;
2167 }
2168
2169 static inline
2170 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2171                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2172                                                 enum zone_type classzone_idx)
2173 {
2174         struct zoneref *z;
2175         struct zone *zone;
2176
2177         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2178                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2179 }
2180
2181 static inline int
2182 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2183 {
2184         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2185         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2186
2187         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2188         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2189
2190         /*
2191          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2192          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2193          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2194          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2195          */
2196         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2197
2198         if (!wait) {
2199                 /*
2200                  * Not worth trying to allocate harder for
2201                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2202                  */
2203                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2204                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2205                 /*
2206                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2207                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2208                  */
2209                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2210         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2211                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2212
2213         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2214                 if (!in_interrupt() &&
2215                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2216                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2217                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2218         }
2219
2220         return alloc_flags;
2221 }
2222
2223 static inline struct page *
2224 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2225         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2226         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2227         int migratetype)
2228 {
2229         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2230         struct page *page = NULL;
2231         int alloc_flags;
2232         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2233         unsigned long did_some_progress;
2234         bool sync_migration = false;
2235         bool deferred_compaction = false;
2236
2237         /*
2238          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2239          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2240          * be using allocators in order of preference for an area that is
2241          * too large.
2242          */
2243         if (order >= MAX_ORDER) {
2244                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2245                 return NULL;
2246         }
2247
2248         /*
2249          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2250          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2251          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2252          * using a larger set of nodes after it has established that the
2253          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2254          * over allocated.
2255          */
2256         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2257                 goto nopage;
2258
2259 restart:
2260         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2261                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2262                                                 zone_idx(preferred_zone));
2263
2264         /*
2265          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2266          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2267          * to how we want to proceed.
2268          */
2269         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2270
2271         /*
2272          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2273          * cpusets.
2274          */
2275         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2276                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2277                                         &preferred_zone);
2278
2279 rebalance:
2280         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2281         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2282                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2283                         preferred_zone, migratetype);
2284         if (page)
2285                 goto got_pg;
2286
2287         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2288         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2289                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2290                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2291                                 preferred_zone, migratetype);
2292                 if (page)
2293                         goto got_pg;
2294         }
2295
2296         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2297         if (!wait)
2298                 goto nopage;
2299
2300         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2301         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2302                 goto nopage;
2303
2304         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2305         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2306                 goto nopage;
2307
2308         /*
2309          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2310          * attempts after direct reclaim are synchronous
2311          */
2312         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2313                                         zonelist, high_zoneidx,
2314                                         nodemask,
2315                                         alloc_flags, preferred_zone,
2316                                         migratetype, sync_migration,
2317                                         &deferred_compaction,
2318                                         &did_some_progress);
2319         if (page)
2320                 goto got_pg;
2321         sync_migration = true;
2322
2323         /*
2324          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2325          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2326          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2327          * allocation now instead of entering direct reclaim
2328          */
2329         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2330                 goto nopage;
2331
2332         /* Try direct reclaim and then allocating */
2333         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2334                                         zonelist, high_zoneidx,
2335                                         nodemask,
2336                                         alloc_flags, preferred_zone,
2337                                         migratetype, &did_some_progress);
2338         if (page)
2339                 goto got_pg;
2340
2341         /*
2342          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2343          * running out of options and have to consider going OOM
2344          */
2345         if (!did_some_progress) {
2346                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2347                         if (oom_killer_disabled)
2348                                 goto nopage;
2349                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2350                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2351                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2352                                 goto nopage;
2353                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2354                                         zonelist, high_zoneidx,
2355                                         nodemask, preferred_zone,
2356                                         migratetype);
2357                         if (page)
2358                                 goto got_pg;
2359
2360                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2361                                 /*
2362                                  * The oom killer is not called for high-order
2363                                  * allocations that may fail, so if no progress
2364                                  * is being made, there are no other options and
2365                                  * retrying is unlikely to help.
2366                                  */
2367                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2368                                         goto nopage;
2369                                 /*
2370                                  * The oom killer is not called for lowmem
2371                                  * allocations to prevent needlessly killing
2372                                  * innocent tasks.
2373                                  */
2374                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2375                                         goto nopage;
2376                         }
2377
2378                         goto restart;
2379                 }
2380         }
2381
2382         /* Check if we should retry the allocation */
2383         pages_reclaimed += did_some_progress;
2384         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2385                                                 pages_reclaimed)) {
2386                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2387                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2388                 goto rebalance;
2389         } else {
2390                 /*
2391                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2392                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2393                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2394                  */
2395                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2396                                         zonelist, high_zoneidx,
2397                                         nodemask,
2398                                         alloc_flags, preferred_zone,
2399                                         migratetype, sync_migration,
2400                                         &deferred_compaction,
2401                                         &did_some_progress);
2402                 if (page)
2403                         goto got_pg;
2404         }
2405
2406 nopage:
2407         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2408         return page;
2409 got_pg:
2410         if (kmemcheck_enabled)
2411                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2412         return page;
2413
2414 }
2415
2416 /*
2417  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2418  */
2419 struct page *
2420 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2421                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2422 {
2423         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2424         struct zone *preferred_zone;
2425         struct page *page = NULL;
2426         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2427         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2428
2429         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2430
2431         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2432
2433         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2434
2435         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2436                 return NULL;
2437
2438         /*
2439          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2440          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2441          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2442          */
2443         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2444                 return NULL;
2445
2446 retry_cpuset:
2447         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2448
2449         /* The preferred zone is used for statistics later */
2450         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2451                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2452                                 &preferred_zone);
2453         if (!preferred_zone)
2454                 goto out;
2455
2456         /* First allocation attempt */
2457         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2458                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2459                         preferred_zone, migratetype);
2460         if (unlikely(!page))
2461                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2462                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2463                                 preferred_zone, migratetype);
2464
2465         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2466
2467 out:
2468         /*
2469          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2470          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2471          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2472          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2473          */
2474         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2475                 goto retry_cpuset;
2476
2477         return page;
2478 }
2479 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2480
2481 /*
2482  * Common helper functions.
2483  */
2484 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2485 {
2486         struct page *page;
2487
2488         /*
2489          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2490          * a highmem page
2491          */
2492         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2493
2494         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2495         if (!page)
2496                 return 0;
2497         return (unsigned long) page_address(page);
2498 }
2499 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2500
2501 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2502 {
2503         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2504 }
2505 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2506
2507 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2508 {
2509         if (put_page_testzero(page)) {
2510                 if (order == 0)
2511                         free_hot_cold_page(page, 0);
2512                 else
2513                         __free_pages_ok(page, order);
2514         }
2515 }
2516
2517 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2518
2519 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2520 {
2521         if (addr != 0) {
2522                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2523                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2524         }
2525 }
2526
2527 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2528
2529 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2530 {
2531         if (addr) {
2532                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2533                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2534
2535                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2536                 while (used < alloc_end) {
2537                         free_page(used);
2538                         used += PAGE_SIZE;
2539                 }
2540         }
2541         return (void *)addr;
2542 }
2543
2544 /**
2545  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2546  * @size: the number of bytes to allocate
2547  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2548  *
2549  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2550  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2551  * allocate memory in power-of-two pages.
2552  *
2553  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2554  *
2555  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2556  */
2557 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2558 {
2559         unsigned int order = get_order(size);
2560         unsigned long addr;
2561
2562         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2563         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2564 }
2565 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2566
2567 /**
2568  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2569  *                         pages on a node.
2570  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2571  * @size: the number of bytes to allocate
2572  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2573  *
2574  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2575  * back.
2576  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2577  * but is not exact.
2578  */
2579 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2580 {
2581         unsigned order = get_order(size);
2582         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2583         if (!p)
2584                 return NULL;
2585         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2586 }
2587 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2588
2589 /**
2590  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2591  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2592  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2593  *
2594  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2595  */
2596 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2597 {
2598         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2599         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2600
2601         while (addr < end) {
2602                 free_page(addr);
2603                 addr += PAGE_SIZE;
2604         }
2605 }
2606 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2607
2608 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2609 {
2610         struct zoneref *z;
2611         struct zone *zone;
2612
2613         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2614         unsigned int sum = 0;
2615
2616         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2617
2618         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2619                 unsigned long size = zone->present_pages;
2620                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2621                 if (size > high)
2622                         sum += size - high;
2623         }
2624
2625         return sum;
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2630  */
2631 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2632 {
2633         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2634 }
2635 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2636
2637 /*
2638  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2639  */
2640 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2641 {
2642         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2643 }
2644
2645 static inline void show_node(struct zone *zone)
2646 {
2647         if (NUMA_BUILD)
2648                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2649 }
2650
2651 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2652 {
2653         val->totalram = totalram_pages;
2654         val->sharedram = 0;
2655         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2656         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2657         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2658         val->freehigh = nr_free_highpages();
2659         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2660 }
2661
2662 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2663
2664 #ifdef CONFIG_NUMA
2665 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2666 {
2667         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2668
2669         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2670         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2671 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2672         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2673         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2674                         NR_FREE_PAGES);
2675 #else
2676         val->totalhigh = 0;
2677         val->freehigh = 0;
2678 #endif
2679         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2680 }
2681 #endif
2682
2683 /*
2684  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2685  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2686  */
2687 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2688 {
2689         bool ret = false;
2690         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2691
2692         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2693                 goto out;
2694
2695         do {
2696                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2697                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2698         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2699 out:
2700         return ret;
2701 }
2702
2703 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2704
2705 /*
2706  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2707  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2708  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2709  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2710  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2711  */
2712 void show_free_areas(unsigned int filter)
2713 {
2714         int cpu;
2715         struct zone *zone;
2716
2717         for_each_populated_zone(zone) {
2718                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2719                         continue;
2720                 show_node(zone);
2721                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2722
2723                 for_each_online_cpu(cpu) {
2724                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2725
2726                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2727
2728                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2729                                cpu, pageset->pcp.high,
2730                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2731                 }
2732         }
2733
2734         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2735                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2736                 " unevictable:%lu"
2737                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2738                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2739                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2740                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2741                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2742                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2743                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2744                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2745                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2746                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2747                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2748                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2749                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2750                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2751                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2752                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2753                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2754                 global_page_state(NR_SHMEM),
2755                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2756                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2757
2758         for_each_populated_zone(zone) {
2759                 int i;
2760
2761                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2762                         continue;
2763                 show_node(zone);
2764                 printk("%s"
2765                         " free:%lukB"
2766                         " min:%lukB"
2767                         " low:%lukB"
2768                         " high:%lukB"
2769                         " active_anon:%lukB"
2770                         " inactive_anon:%lukB"
2771                         " active_file:%lukB"
2772                         " inactive_file:%lukB"
2773                         " unevictable:%lukB"
2774                         " isolated(anon):%lukB"
2775                         " isolated(file):%lukB"
2776                         " present:%lukB"
2777                         " mlocked:%lukB"
2778                         " dirty:%lukB"
2779                         " writeback:%lukB"
2780                         " mapped:%lukB"
2781                         " shmem:%lukB"
2782                         " slab_reclaimable:%lukB"
2783                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2784                         " kernel_stack:%lukB"
2785                         " pagetables:%lukB"
2786                         " unstable:%lukB"
2787                         " bounce:%lukB"
2788                         " writeback_tmp:%lukB"
2789                         " pages_scanned:%lu"
2790                         " all_unreclaimable? %s"
2791                         "\n",
2792                         zone->name,
2793                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2794                         K(min_wmark_pages(zone)),
2795                         K(low_wmark_pages(zone)),
2796                         K(high_wmark_pages(zone)),
2797                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2798                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2799                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2800                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2801                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2802                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2803                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2804                         K(zone->present_pages),
2805                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2806                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2807                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2808                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2809                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2810                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2811                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2812                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2813                                 THREAD_SIZE / 1024,
2814                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2815                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2816                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2817                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2818                         zone->pages_scanned,
2819                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2820                         );
2821                 printk("lowmem_reserve[]:");
2822                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2823                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2824                 printk("\n");
2825         }
2826
2827         for_each_populated_zone(zone) {
2828                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2829
2830                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2831                         continue;
2832                 show_node(zone);
2833                 printk("%s: ", zone->name);
2834
2835                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2836                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2837                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2838                         total += nr[order] << order;
2839                 }
2840                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2841                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2842                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2843                 printk("= %lukB\n", K(total));
2844         }
2845
2846         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2847
2848         show_swap_cache_info();
2849 }
2850
2851 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2852 {
2853         zoneref->zone = zone;
2854         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Builds allocation fallback zone lists.
2859  *
2860  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2861  */
2862 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2863                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2864 {
2865         struct zone *zone;
2866
2867         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2868         zone_type++;
2869
2870         do {
2871                 zone_type--;
2872                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2873                 if (populated_zone(zone)) {
2874                         zoneref_set_zone(zone,
2875                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2876                         check_highest_zone(zone_type);
2877                 }
2878
2879         } while (zone_type);
2880         return nr_zones;
2881 }
2882
2883
2884 /*
2885  *  zonelist_order:
2886  *  0 = automatic detection of better ordering.
2887  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2888  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2889  *
2890  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2891  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2892  */
2893 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2894 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2895 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2896
2897 /* zonelist order in the kernel.
2898  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2899  */
2900 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2901 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2902
2903
2904 #ifdef CONFIG_NUMA
2905 /* The value user specified ....changed by config */
2906 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2907 /* string for sysctl */
2908 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2909 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2910
2911 /*
2912  * interface for configure zonelist ordering.
2913  * command line option "numa_zonelist_order"
2914  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2915  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2916  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2917  */
2918
2919 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2920 {
2921         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2922                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2923         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2924                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2925         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2926                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2927         } else {
2928                 printk(KERN_WARNING
2929                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2930                         "%s\n", s);
2931                 return -EINVAL;
2932         }
2933         return 0;
2934 }
2935
2936 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2937 {
2938         int ret;
2939
2940         if (!s)
2941                 return 0;
2942
2943         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2944         if (ret == 0)
2945                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2946
2947         return ret;
2948 }
2949 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2950
2951 /*
2952  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2953  */
2954 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2955                 void __user *buffer, size_t *length,
2956                 loff_t *ppos)
2957 {
2958         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2959         int ret;
2960         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2961
2962         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2963         if (write)
2964                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2965         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2966         if (ret)
2967                 goto out;
2968         if (write) {
2969                 int oldval = user_zonelist_order;
2970                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2971                         /*
2972                          * bogus value.  restore saved string
2973                          */
2974                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2975                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2976                         user_zonelist_order = oldval;
2977                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2978                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2979                         build_all_zonelists(NULL);
2980                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2981                 }
2982         }
2983 out:
2984         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2985         return ret;
2986 }
2987
2988
2989 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2990 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2991
2992 /**
2993  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2994  * @node: node whose fallback list we're appending
2995  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2996  *
2997  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2998  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2999  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3000  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3001  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3002  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3003  * on them otherwise.
3004  * It returns -1 if no node is found.
3005  */
3006 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3007 {
3008         int n, val;
3009         int min_val = INT_MAX;
3010         int best_node = -1;
3011         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3012
3013         /* Use the local node if we haven't already */
3014         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3015                 node_set(node, *used_node_mask);
3016                 return node;
3017         }
3018
3019         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3020
3021                 /* Don't want a node to appear more than once */
3022                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3023                         continue;
3024
3025                 /* Use the distance array to find the distance */
3026                 val = node_distance(node, n);
3027
3028                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3029                 val += (n < node);
3030
3031                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3032                 tmp = cpumask_of_node(n);
3033                 if (!cpumask_empty(tmp))
3034                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3035
3036                 /* Slight preference for less loaded node */
3037                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3038                 val += node_load[n];
3039
3040                 if (val < min_val) {
3041                         min_val = val;
3042                         best_node = n;
3043                 }
3044         }
3045
3046         if (best_node >= 0)
3047                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3048
3049         return best_node;
3050 }
3051
3052
3053 /*
3054  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3055  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3056  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3057  */
3058 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3059 {
3060         int j;
3061         struct zonelist *zonelist;
3062
3063         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3064         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3065                 ;
3066         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3067                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3068         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3069         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Build gfp_thisnode zonelists
3074  */
3075 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3076 {
3077         int j;
3078         struct zonelist *zonelist;
3079
3080         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3081         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3082         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3083         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3088  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3089  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3090  * may still exist in local DMA zone.
3091  */
3092 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3093
3094 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3095 {
3096         int pos, j, node;
3097         int zone_type;          /* needs to be signed */
3098         struct zone *z;
3099         struct zonelist *zonelist;
3100
3101         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3102         pos = 0;
3103         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3104                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3105                         node = node_order[j];
3106                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3107                         if (populated_zone(z)) {
3108                                 zoneref_set_zone(z,
3109                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3110                                 check_highest_zone(zone_type);
3111                         }
3112                 }
3113         }
3114         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3115         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3116 }
3117
3118 static int default_zonelist_order(void)
3119 {
3120         int nid, zone_type;
3121         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3122         struct zone *z;
3123         int average_size;
3124         /*
3125          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3126          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3127          * into OOM very easily.
3128          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3129          */
3130         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3131         low_kmem_size = 0;
3132         total_size = 0;
3133         for_each_online_node(nid) {
3134                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3135                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3136                         if (populated_zone(z)) {
3137                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3138                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3139                                 total_size += z->present_pages;
3140                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3141                                 /*
3142                                  * If any node has only lowmem, then node order
3143                                  * is preferred to allow kernel allocations
3144                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3145                                  * on other nodes when there is an abundance of
3146                                  * lowmem available to allocate from.
3147                                  */
3148                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3149                         }
3150                 }
3151         }
3152         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3153             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3154                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3155         /*
3156          * look into each node's config.
3157          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3158          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3159          */
3160         average_size = total_size /
3161                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3162         for_each_online_node(nid) {
3163                 low_kmem_size = 0;
3164                 total_size = 0;
3165                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3166                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3167                         if (populated_zone(z)) {
3168                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3169                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3170                                 total_size += z->present_pages;
3171                         }
3172                 }
3173                 if (low_kmem_size &&
3174                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3175                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3176                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3177         }
3178         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3179 }
3180
3181 static void set_zonelist_order(void)
3182 {
3183         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3184                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3185         else
3186                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3187 }
3188
3189 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3190 {
3191         int j, node, load;
3192         enum zone_type i;
3193         nodemask_t used_mask;
3194         int local_node, prev_node;
3195         struct zonelist *zonelist;
3196         int order = current_zonelist_order;
3197
3198         /* initialize zonelists */
3199         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3200                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3201                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3202                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3203         }
3204
3205         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3206         local_node = pgdat->node_id;
3207         load = nr_online_nodes;
3208         prev_node = local_node;
3209         nodes_clear(used_mask);
3210
3211         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3212         j = 0;
3213
3214         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3215                 int distance = node_distance(local_node, node);
3216
3217                 /*
3218                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3219                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3220                  */
3221                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3222                         zone_reclaim_mode = 1;
3223
3224                 /*
3225                  * We don't want to pressure a particular node.
3226                  * So adding penalty to the first node in same
3227                  * distance group to make it round-robin.
3228                  */
3229                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3230                         node_load[node] = load;
3231
3232                 prev_node = node;
3233                 load--;
3234                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3235                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3236                 else
3237                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3238         }
3239
3240         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3241                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3242                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3243         }
3244
3245         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3246 }
3247
3248 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3249 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3250 {
3251         struct zonelist *zonelist;
3252         struct zonelist_cache *zlc;
3253         struct zoneref *z;
3254
3255         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3256         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3257         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3258         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3259                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3260 }
3261
3262 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3263 /*
3264  * Return node id of node used for "local" allocations.
3265  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3266  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3267  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3268  */
3269 int local_memory_node(int node)
3270 {
3271         struct zone *zone;
3272
3273         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3274                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3275                                    NULL,
3276                                    &zone);
3277         return zone->node;
3278 }
3279 #endif
3280
3281 #else   /* CONFIG_NUMA */
3282
3283 static void set_zonelist_order(void)
3284 {
3285         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3286 }
3287
3288 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3289 {
3290         int node, local_node;
3291         enum zone_type j;
3292         struct zonelist *zonelist;
3293
3294         local_node = pgdat->node_id;
3295
3296         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3297         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3298
3299         /*
3300          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3301          * of all the other nodes.
3302          * We don't want to pressure a particular node, so when
3303          * building the zones for node N, we make sure that the
3304          * zones coming right after the local ones are those from
3305          * node N+1 (modulo N)
3306          */
3307         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3308                 if (!node_online(node))
3309                         continue;
3310                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3311                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3312         }
3313         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3314                 if (!node_online(node))
3315                         continue;
3316                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3317                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3318         }
3319
3320         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3321         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3322 }
3323
3324 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3325 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3326 {
3327         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3328 }
3329
3330 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3331
3332 /*
3333  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3334  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3335  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3336  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3337  * with interrupts disabled.
3338  *
3339  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3340  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3341  * hotplugged processors.
3342  *
3343  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3344  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3345  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3346  */
3347 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3348 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3349 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3350
3351 /*
3352  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3353  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3354  */
3355 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3356
3357 /* return values int ....just for stop_machine() */
3358 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3359 {
3360         int nid;
3361         int cpu;
3362
3363 #ifdef CONFIG_NUMA
3364         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3365 #endif
3366         for_each_online_node(nid) {
3367                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3368
3369                 build_zonelists(pgdat);
3370                 build_zonelist_cache(pgdat);
3371         }
3372
3373         /*
3374          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3375          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3376          * each zone will be allocated later when the per cpu
3377          * allocator is available.
3378          *
3379          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3380          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3381          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3382          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3383          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3384          * (a chicken-egg dilemma).
3385          */
3386         for_each_possible_cpu(cpu) {
3387                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3388
3389 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3390                 /*
3391                  * We now know the "local memory node" for each node--
3392                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3393                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3394                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3395                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3396                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3397                  */
3398                 if (cpu_online(cpu))
3399                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3400 #endif
3401         }
3402
3403         return 0;
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Called with zonelists_mutex held always
3408  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3409  */
3410 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3411 {
3412         set_zonelist_order();
3413
3414         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3415                 __build_all_zonelists(NULL);
3416                 mminit_verify_zonelist();
3417                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3418         } else {
3419                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3420                    of zonelist */
3421 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3422                 if (data)
3423                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3424 #endif
3425                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3426                 /* cpuset refresh routine should be here */
3427         }
3428         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3429         /*
3430          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3431          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3432          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3433          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3434          * disabled and enable it later
3435          */
3436         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3437                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3438         else
3439                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3440
3441         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3442                 "Total pages: %ld\n",
3443                         nr_online_nodes,
3444                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3445                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3446                         vm_total_pages);
3447 #ifdef CONFIG_NUMA
3448         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3449 #endif
3450 }
3451
3452 /*
3453  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3454  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3455  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3456  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3457  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3458  * conservative, even though it seems large.
3459  *
3460  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3461  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3462  */
3463 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3464
3465 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3466 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3467 {
3468         unsigned long size = 1;
3469
3470         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3471
3472         while (size < pages)
3473                 size <<= 1;
3474
3475         /*
3476          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3477          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3478          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3479          */
3480         size = min(size, 4096UL);
3481
3482         return max(size, 4UL);
3483 }
3484 #else
3485 /*
3486  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3487  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3488  *
3489  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3490  *
3491  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3492  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3493  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3494  *
3495  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3496  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3497  *
3498  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3499  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3500  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3501  */
3502 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3503 {
3504         return 4096UL;
3505 }
3506 #endif
3507
3508 /*
3509  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3510  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3511  * hash function before the remainder is taken.
3512  */
3513 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3514 {
3515         return ffz(~size);
3516 }
3517
3518 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3519
3520 /*
3521  * Check if a pageblock contains reserved pages
3522  */
3523 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3524 {
3525         unsigned long pfn;
3526
3527         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3528                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3529                         return 1;
3530         }
3531         return 0;
3532 }
3533
3534 /*
3535  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3536  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3537  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3538  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3539  * blocks as reclaim kicks in
3540  */
3541 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3542 {
3543         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3544         struct page *page;
3545         unsigned long block_migratetype;
3546         int reserve;
3547
3548         /*
3549          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3550          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3551          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3552          * the block.
3553          */
3554         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3555         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3556         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3557         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3558                                                         pageblock_order;
3559
3560         /*
3561          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3562          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3563          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3564          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3565          * future allocation of hugepages at runtime.
3566          */
3567         reserve = min(2, reserve);
3568
3569         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3570                 if (!pfn_valid(pfn))
3571                         continue;
3572                 page = pfn_to_page(pfn);
3573
3574                 /* Watch out for overlapping nodes */
3575                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3576                         continue;
3577
3578                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3579
3580                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3581                 if (reserve > 0) {
3582                         /*
3583                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3584                          * them.
3585                          */
3586                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3587                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3588                                 continue;
3589
3590                         /* If this block is reserved, account for it */
3591                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3592                                 reserve--;
3593                                 continue;
3594                         }
3595
3596                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3597                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3598                                 set_pageblock_migratetype(page,
3599                                                         MIGRATE_RESERVE);
3600                                 move_freepages_block(zone, page,
3601                                                         MIGRATE_RESERVE);
3602                                 reserve--;
3603                                 continue;
3604                         }
3605                 }
3606
3607                 /*
3608                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3609                  * take it back
3610                  */
3611                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3612                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3613                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3614                 }
3615         }
3616 }
3617
3618 /*
3619  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3620  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3621  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3622  */
3623 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3624                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3625 {
3626         struct page *page;
3627         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3628         unsigned long pfn;
3629         struct zone *z;
3630
3631         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3632                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3633
3634         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3635         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3636                 /*
3637                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3638                  * handed to this function.  They do not
3639                  * exist on hotplugged memory.
3640                  */
3641                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3642                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3643                                 continue;
3644                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3645                                 continue;
3646                 }
3647                 page = pfn_to_page(pfn);
3648                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3649                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3650                 init_page_count(page);
3651                 reset_page_mapcount(page);
3652                 SetPageReserved(page);
3653                 /*
3654                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3655                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3656                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3657                  * the address space during boot when many long-lived
3658                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3659                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3660                  * setup_zone_migrate_reserve()
3661                  *
3662                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3663                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3664                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3665                  * pfn out of zone.
3666                  */
3667                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3668                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3669                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3670                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3671
3672                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3673 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3674                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3675                 if (!is_highmem_idx(zone))
3676                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3677 #endif
3678         }
3679 }
3680
3681 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3682 {
3683         int order, t;
3684         for_each_migratetype_order(order, t) {
3685                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3686                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3687         }
3688 }
3689
3690 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3691 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3692         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3693 #endif
3694
3695 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3696 {
3697 #ifdef CONFIG_MMU
3698         int batch;
3699
3700         /*
3701          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3702          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3703          *
3704          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3705          */
3706         batch = zone->present_pages / 1024;
3707         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3708                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3709         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3710         if (batch < 1)
3711                 batch = 1;
3712
3713         /*
3714          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3715          * of 2 value was found to be more likely to have
3716          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3717          *
3718          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3719          * batches of pages, one task can end up with a lot
3720          * of pages of one half of the possible page colors
3721          * and the other with pages of the other colors.
3722          */
3723         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3724
3725         return batch;
3726
3727 #else
3728         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3729          * conditions.
3730          *
3731          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3732          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3733          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3734          *
3735          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3736          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3737          * can be a significant delay between the individual batches being
3738          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3739          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3740          */
3741         return 0;
3742 #endif
3743 }
3744
3745 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3746 {
3747         struct per_cpu_pages *pcp;
3748         int migratetype;
3749
3750         memset(p, 0, sizeof(*p));
3751
3752         pcp = &p->pcp;
3753         pcp->count = 0;
3754         pcp->high = 6 * batch;
3755         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3756         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3757                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3758 }
3759
3760 /*
3761  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3762  * to the value high for the pageset p.
3763  */
3764
3765 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3766                                 unsigned long high)
3767 {
3768         struct per_cpu_pages *pcp;
3769
3770         pcp = &p->pcp;
3771         pcp->high = high;
3772         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3773         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3774                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3775 }
3776
3777 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3778 {
3779         int cpu;
3780
3781         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3782
3783         for_each_possible_cpu(cpu) {
3784                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3785
3786                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3787
3788                 if (percpu_pagelist_fraction)
3789                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3790                                 (zone->present_pages /
3791                                         percpu_pagelist_fraction));
3792         }
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3797  * Before this call only boot pagesets were available.
3798  */
3799 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3800 {
3801         struct zone *zone;
3802
3803         for_each_populated_zone(zone)
3804                 setup_zone_pageset(zone);
3805 }
3806
3807 static noinline __init_refok
3808 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3809 {
3810         int i;
3811         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3812         size_t alloc_size;
3813
3814         /*
3815          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3816          * per zone.
3817          */
3818         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3819                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3820         zone->wait_table_bits =
3821                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3822         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3823                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3824
3825         if (!slab_is_available()) {
3826                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3827                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3828         } else {
3829                 /*
3830                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3831                  * via memory hot-add.
3832                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3833                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3834                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3835                  * node itself as well.
3836                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3837                  * necessary.
3838                  */
3839                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3840         }
3841         if (!zone->wait_table)
3842                 return -ENOMEM;
3843
3844         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3845                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3846
3847         return 0;
3848 }
3849
3850 static int __zone_pcp_update(void *data)
3851 {
3852         struct zone *zone = data;
3853         int cpu;
3854         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3855
3856         for_each_possible_cpu(cpu) {
3857                 struct per_cpu_pageset *pset;
3858                 struct per_cpu_pages *pcp;
3859
3860                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3861                 pcp = &pset->pcp;
3862
3863                 local_irq_save(flags);
3864                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3865                 setup_pageset(pset, batch);
3866                 local_irq_restore(flags);
3867         }
3868         return 0;
3869 }
3870
3871 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3872 {
3873         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3874 }
3875
3876 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3877 {
3878         /*
3879          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3880          * relies on the ability of the linker to provide the
3881          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3882          */
3883         zone->pageset = &boot_pageset;
3884
3885         if (zone->present_pages)
3886                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3887                         zone->name, zone->present_pages,
3888                                          zone_batchsize(zone));
3889 }
3890
3891 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3892                                         unsigned long zone_start_pfn,
3893                                         unsigned long size,
3894                                         enum memmap_context context)
3895 {
3896         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3897         int ret;
3898         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3899         if (ret)
3900                 return ret;
3901         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3902
3903         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3904
3905         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3906                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3907                         pgdat->node_id,
3908                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3909                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3910
3911         zone_init_free_lists(zone);
3912
3913         return 0;
3914 }
3915
3916 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3917 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3918 /*
3919  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3920  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3921  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3922  * alternative
3923  */
3924 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3925 {
3926         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3927         int i, nid;
3928
3929         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3930                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3931                         return nid;
3932         /* This is a memory hole */
3933         return -1;
3934 }
3935 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3936
3937 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3938 {
3939         int nid;
3940
3941         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3942         if (nid >= 0)
3943                 return nid;
3944         /* just returns 0 */
3945         return 0;
3946 }
3947
3948 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3949 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3950 {
3951         int nid;
3952
3953         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3954         if (nid >= 0 && nid != node)
3955                 return false;
3956         return true;
3957 }
3958 #endif
3959
3960 /**
3961  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3962  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3963  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3964  *
3965  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3966  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3967  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3968  */
3969 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3970 {
3971         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3972         int i, this_nid;
3973
3974         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3975                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3976                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3977
3978                 if (start_pfn < end_pfn)
3979                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3980                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3981                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3982         }
3983 }
3984
3985 /**
3986  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3987  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3988  *
3989  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3990  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3991  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3992  */
3993 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3994 {
3995         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3996         int i, this_nid;
3997
3998         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3999                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4000 }
4001
4002 /**
4003  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4004  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4005  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4006  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4007  *
4008  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4009  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4010  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4011  * PFNs will be 0.
4012  */
4013 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4014                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4015 {
4016         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4017         int i;
4018
4019         *start_pfn = -1UL;
4020         *end_pfn = 0;
4021
4022         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4023                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4024                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4025         }
4026
4027         if (*start_pfn == -1UL)
4028                 *start_pfn = 0;
4029 }
4030
4031 /*
4032  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4033  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4034  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4035  */
4036 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4037 {
4038         int zone_index;
4039         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4040                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4041                         continue;
4042
4043                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4044                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4045                         break;
4046         }
4047
4048         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4049         movable_zone = zone_index;
4050 }
4051
4052 /*
4053  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4054  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4055  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4056  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4057  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4058  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4059  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4060  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4061  */
4062 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4063                                         unsigned long zone_type,
4064                                         unsigned long node_start_pfn,
4065                                         unsigned long node_end_pfn,
4066                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4067                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4068 {
4069         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4070         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4071                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4072                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4073                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4074                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4075                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4076
4077                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4078                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4079                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4080                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4081
4082                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4083                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4084                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4085         }
4086 }
4087
4088 /*
4089  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4090  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4091  */
4092 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4093                                         unsigned long zone_type,
4094                                         unsigned long *ignored)
4095 {
4096         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4097         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4098
4099         /* Get the start and end of the node and zone */
4100         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4101         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4102         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4103         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4104                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4105                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4106
4107         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4108         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4109                 return 0;
4110
4111         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4112         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4113         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4114
4115         /* Return the spanned pages */
4116         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4117 }
4118
4119 /*
4120  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4121  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4122  */
4123 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4124                                 unsigned long range_start_pfn,
4125                                 unsigned long range_end_pfn)
4126 {
4127         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4128         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4129         int i;
4130
4131         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4132                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4133                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4134                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4135         }
4136         return nr_absent;
4137 }
4138
4139 /**
4140  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4141  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4142  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4143  *
4144  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4145  */
4146 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4147                                                         unsigned long end_pfn)
4148 {
4149         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4150 }
4151
4152 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4153 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4154                                         unsigned long zone_type,
4155                                         unsigned long *ignored)
4156 {
4157         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4158         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4159         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4160         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4161
4162         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4163         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4164         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4165
4166         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4167                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4168                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4169         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4170 }
4171
4172 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4173 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4174                                         unsigned long zone_type,
4175                                         unsigned long *zones_size)
4176 {
4177         return zones_size[zone_type];
4178 }
4179
4180 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4181                                                 unsigned long zone_type,
4182                                                 unsigned long *zholes_size)
4183 {
4184         if (!zholes_size)
4185                 return 0;
4186
4187         return zholes_size[zone_type];
4188 }
4189
4190 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4191
4192 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4193                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4194 {
4195         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4196         enum zone_type i;
4197
4198         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4199                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4200                                                                 zones_size);
4201         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4202
4203         realtotalpages = totalpages;
4204         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4205                 realtotalpages -=
4206                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4207                                                                 zholes_size);
4208         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4209         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4210                                                         realtotalpages);
4211 }
4212
4213 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4214 /*
4215  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4216  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4217  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4218  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4219  * bytes.
4220  */
4221 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4222 {
4223         unsigned long usemapsize;
4224
4225         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4226         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4227         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4228         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4229
4230         return usemapsize / 8;
4231 }
4232
4233 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4234                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4235 {
4236         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4237         zone->pageblock_flags = NULL;
4238         if (usemapsize)
4239                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4240                                                                    usemapsize);
4241 }
4242 #else
4243 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4244                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4245 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4246
4247 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4248
4249 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4250 static inline int pageblock_default_order(void)
4251 {
4252         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4253                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4254
4255         return MAX_ORDER-1;
4256 }
4257
4258 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4259 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4260 {
4261         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4262         if (pageblock_order)
4263                 return;
4264
4265         /*
4266          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4267          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4268          */
4269         pageblock_order = order;
4270 }
4271 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4272
4273 /*
4274  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4275  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4276  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4277  * pageblock_order based on the kernel config
4278  */
4279 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4280 {
4281         return MAX_ORDER-1;
4282 }
4283 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4284
4285 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4286
4287 /*
4288  * Set up the zone data structures:
4289  *   - mark all pages reserved
4290  *   - mark all memory queues empty
4291  *   - clear the memory bitmaps
4292  */
4293 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4294                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4295 {
4296         enum zone_type j;
4297         int nid = pgdat->node_id;
4298         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4299         int ret;
4300
4301         pgdat_resize_init(pgdat);
4302         pgdat->nr_zones = 0;
4303         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4304         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4305         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4306
4307         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4308                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4309                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4310                 enum lru_list lru;
4311
4312                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4313                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4314                                                                 zholes_size);
4315
4316                 /*
4317                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4318                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4319                  * and per-cpu initialisations
4320                  */
4321                 memmap_pages =
4322                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4323                 if (realsize >= memmap_pages) {
4324                         realsize -= memmap_pages;
4325                         if (memmap_pages)
4326                                 printk(KERN_DEBUG
4327                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4328                                        zone_names[j], memmap_pages);
4329                 } else
4330                         printk(KERN_WARNING
4331                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4332                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4333
4334                 /* Account for reserved pages */
4335                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4336                         realsize -= dma_reserve;
4337                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4338                                         zone_names[0], dma_reserve);
4339                 }
4340
4341                 if (!is_highmem_idx(j))
4342                         nr_kernel_pages += realsize;
4343                 nr_all_pages += realsize;
4344
4345                 zone->spanned_pages = size;
4346                 zone->present_pages = realsize;
4347 #ifdef CONFIG_NUMA
4348                 zone->node = nid;
4349                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4350                                                 / 100;
4351                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4352 #endif
4353                 zone->name = zone_names[j];
4354                 spin_lock_init(&zone->lock);
4355                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4356                 zone_seqlock_init(zone);
4357                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4358
4359                 zone_pcp_init(zone);
4360                 for_each_lru(lru)
4361                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4362                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4363                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4364                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4365                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4366                 zap_zone_vm_stats(zone);
4367                 zone->flags = 0;
4368                 if (!size)
4369                         continue;
4370
4371                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4372                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4373                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4374                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4375                 BUG_ON(ret);
4376                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4377                 zone_start_pfn += size;
4378         }
4379 }
4380
4381 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4382 {
4383         /* Skip empty nodes */
4384         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4385                 return;
4386
4387 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4388         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4389         if (!pgdat->node_mem_map) {
4390                 unsigned long size, start, end;
4391                 struct page *map;
4392
4393                 /*
4394                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4395                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4396                  * for the buddy allocator to function correctly.
4397                  */
4398                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4399                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4400                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4401                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4402                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4403                 if (!map)
4404                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4405                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4406         }
4407 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4408         /*
4409          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4410          */
4411         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4412                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4413 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4414                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4415                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4416 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4417         }
4418 #endif
4419 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4420 }
4421
4422 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4423                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4424 {
4425         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4426
4427         pgdat->node_id = nid;
4428         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4429         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4430
4431         alloc_node_mem_map(pgdat);
4432 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4433         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4434                 nid, (unsigned long)pgdat,
4435                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4436 #endif
4437
4438         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4439 }
4440
4441 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4442
4443 #if MAX_NUMNODES > 1
4444 /*
4445  * Figure out the number of possible node ids.
4446  */
4447 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4448 {
4449         unsigned int node;
4450         unsigned int highest = 0;
4451
4452         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4453                 highest = node;
4454         nr_node_ids = highest + 1;
4455 }
4456 #else
4457 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4458 {
4459 }
4460 #endif
4461
4462 /**
4463  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4464  *
4465  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4466  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4467  * all the nodes.
4468  *
4469  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4470  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4471  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4472  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4473  *
4474  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4475  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4476  * populated node map.
4477  *
4478  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4479  * requirement (single node).
4480  */
4481 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4482 {
4483         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4484         unsigned long start, end, mask;
4485         int last_nid = -1;
4486         int i, nid;
4487
4488         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4489                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4490                         last_nid = nid;
4491                         last_end = end;
4492                         continue;
4493                 }
4494
4495                 /*
4496                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4497                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4498                  * too coarse to separate the current node from the last.
4499                  */
4500                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4501                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4502                         mask <<= 1;
4503
4504                 /* accumulate all internode masks */
4505                 accl_mask |= mask;
4506         }
4507
4508         /* convert mask to number of pages */
4509         return ~accl_mask + 1;
4510 }
4511
4512 /* Find the lowest pfn for a node */
4513 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4514 {
4515         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4516         unsigned long start_pfn;
4517         int i;
4518
4519         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4520                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4521
4522         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4523                 printk(KERN_WARNING
4524                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4525                 return 0;
4526         }
4527
4528         return min_pfn;
4529 }
4530
4531 /**
4532  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4533  *
4534  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4535  * add_active_range().
4536  */
4537 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4538 {
4539         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4540 }
4541
4542 /*
4543  * early_calculate_totalpages()
4544  * Sum pages in active regions for movable zone.
4545  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4546  */
4547 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4548 {
4549         unsigned long totalpages = 0;
4550         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4551         int i, nid;
4552
4553         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4554                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4555
4556                 totalpages += pages;
4557                 if (pages)
4558                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4559         }
4560         return totalpages;
4561 }
4562
4563 /*
4564  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4565  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4566  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4567  * others
4568  */
4569 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4570 {
4571         int i, nid;
4572         unsigned long usable_startpfn;
4573         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4574         /* save the state before borrow the nodemask */
4575         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4576         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4577         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4578
4579         /*
4580          * If movablecore was specified, calculate what size of
4581          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4582          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4583          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4584          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4585          * what movablecore would have allowed.
4586          */
4587         if (required_movablecore) {
4588                 unsigned long corepages;
4589
4590                 /*
4591                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4592                  * was requested by the user
4593                  */
4594                 required_movablecore =
4595                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4596                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4597
4598                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4599         }
4600
4601         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4602         if (!required_kernelcore)
4603                 goto out;
4604
4605         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4606         find_usable_zone_for_movable();
4607         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4608
4609 restart:
4610         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4611         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4612         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4613                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4614
4615                 /*
4616                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4617                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4618                  * amount of memory for the kernel
4619                  */
4620                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4621                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4622
4623                 /*
4624                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4625                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4626                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4627                  */
4628                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4629
4630                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4631                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4632                         unsigned long size_pages;
4633
4634                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4635                         if (start_pfn >= end_pfn)
4636                                 continue;
4637
4638                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4639                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4640                                 unsigned long kernel_pages;
4641                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4642                                                                 - start_pfn;
4643
4644                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4645                                                         kernelcore_remaining);
4646                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4647                                                         required_kernelcore);
4648
4649                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4650                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4651
4652                                         /*
4653                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4654                                          * that if we have to rebalance
4655                                          * kernelcore across nodes, we will
4656                                          * not double account here
4657                                          */
4658                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4659                                         continue;
4660                                 }
4661                                 start_pfn = usable_startpfn;
4662                         }
4663
4664                         /*
4665                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4666                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4667                          * number of pages used as kernelcore
4668                          */
4669                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4670                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4671                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4672                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4673
4674                         /*
4675                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4676                          * break if the kernelcore for this node has been
4677                          * satisified
4678                          */
4679                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4680                                                                 size_pages);
4681                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4682                         if (!kernelcore_remaining)
4683                                 break;
4684                 }
4685         }
4686
4687         /*
4688          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4689          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4690          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4691          * satisified
4692          */
4693         usable_nodes--;
4694         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4695                 goto restart;
4696
4697         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4698         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4699                 zone_movable_pfn[nid] =
4700                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4701
4702 out:
4703         /* restore the node_state */
4704         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4705 }
4706
4707 /* Any regular memory on that node ? */
4708 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4709 {
4710 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4711         enum zone_type zone_type;
4712
4713         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4714                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4715                 if (zone->present_pages) {
4716                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4717                         break;
4718                 }
4719         }
4720 #endif
4721 }
4722
4723 /**
4724  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4725  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4726  *
4727  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4728  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4729  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4730  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4731  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4732  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4733  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4734  * at arch_max_dma_pfn.
4735  */
4736 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4737 {
4738         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4739         int i, nid;
4740
4741         /* Record where the zone boundaries are */
4742         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4743                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4744         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4745                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4746         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4747         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4748         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4749                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4750                         continue;
4751                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4752                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4753                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4754                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4755         }
4756         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4757         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4758
4759         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4760         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4761         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4762
4763         /* Print out the zone ranges */
4764         printk("Zone PFN ranges:\n");
4765         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4766                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4767                         continue;
4768                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4769                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4770                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4771                         printk("empty\n");
4772                 else
4773                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4774                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4775                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4776         }
4777
4778         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4779         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4780         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4781                 if (zone_movable_pfn[i])
4782                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4783         }
4784
4785         /* Print out the early_node_map[] */
4786         printk("Early memory PFN ranges\n");
4787         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4788                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4789
4790         /* Initialise every node */
4791         mminit_verify_pageflags_layout();
4792         setup_nr_node_ids();
4793         for_each_online_node(nid) {
4794                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4795                 free_area_init_node(nid, NULL,
4796                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4797
4798                 /* Any memory on that node */
4799                 if (pgdat->node_present_pages)
4800                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4801                 check_for_regular_memory(pgdat);
4802         }
4803 }
4804
4805 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4806 {
4807         unsigned long long coremem;
4808         if (!p)
4809                 return -EINVAL;
4810
4811         coremem = memparse(p, &p);
4812         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4813
4814         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4815         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4816
4817         return 0;
4818 }
4819
4820 /*
4821  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4822  * cannot be reclaimed or migrated.
4823  */
4824 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4825 {
4826         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4827 }
4828
4829 /*
4830  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4831  * can be reclaimed or migrated.
4832  */
4833 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4834 {
4835         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4836 }
4837
4838 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4839 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4840
4841 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4842
4843 /**
4844  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4845  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4846  *
4847  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4848  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4849  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4850  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4851  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4852  * smaller per-cpu batchsize.
4853  */
4854 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4855 {
4856         dma_reserve = new_dma_reserve;
4857 }
4858
4859 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4860 {
4861         free_area_init_node(0, zones_size,
4862                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4863 }
4864
4865 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4866                                  unsigned long action, void *hcpu)
4867 {
4868         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4869
4870         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4871                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4872                 drain_pages(cpu);
4873
4874                 /*
4875                  * Spill the event counters of the dead processor
4876                  * into the current processors event counters.
4877                  * This artificially elevates the count of the current
4878                  * processor.
4879                  */
4880                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4881
4882                 /*
4883                  * Zero the differential counters of the dead processor
4884                  * so that the vm statistics are consistent.
4885                  *
4886                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4887                  * race with what we are doing.
4888                  */
4889                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4890         }
4891         return NOTIFY_OK;
4892 }
4893
4894 void __init page_alloc_init(void)
4895 {
4896         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4897 }
4898
4899 /*
4900  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4901  *      or min_free_kbytes changes.
4902  */
4903 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4904 {
4905         struct pglist_data *pgdat;
4906         unsigned long reserve_pages = 0;
4907         enum zone_type i, j;
4908
4909         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4910                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4911                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4912                         unsigned long max = 0;
4913
4914                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4915                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4916                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4917                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4918                         }
4919
4920                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4921                         max += high_wmark_pages(zone);
4922
4923                         if (max > zone->present_pages)
4924                                 max = zone->present_pages;
4925                         reserve_pages += max;
4926                         /*
4927                          * Lowmem reserves are not available to
4928                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4929                          * kswapd tries to balance zones to their high
4930                          * watermark.  As a result, neither should be
4931                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4932                          * situation where reclaim has to clean pages
4933                          * in order to balance the zones.
4934                          */
4935                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4936                 }
4937         }
4938         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4939         totalreserve_pages = reserve_pages;
4940 }
4941
4942 /*
4943  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4944  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4945  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4946  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4947  */
4948 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4949 {
4950         struct pglist_data *pgdat;
4951         enum zone_type j, idx;
4952
4953         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4954                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4955                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4956                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4957
4958                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4959
4960                         idx = j;
4961                         while (idx) {
4962                                 struct zone *lower_zone;
4963
4964                                 idx--;
4965
4966                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4967                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4968
4969                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4970                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4971                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4972                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4973                         }
4974                 }
4975         }
4976
4977         /* update totalreserve_pages */
4978         calculate_totalreserve_pages();
4979 }
4980
4981 /**
4982  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4983  * or when memory is hot-{added|removed}
4984  *
4985  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4986  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4987  */
4988 void setup_per_zone_wmarks(void)
4989 {
4990         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4991         unsigned long lowmem_pages = 0;
4992         struct zone *zone;
4993         unsigned long flags;
4994
4995         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4996         for_each_zone(zone) {
4997                 if (!is_highmem(zone))
4998                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4999         }
5000
5001         for_each_zone(zone) {
5002                 u64 tmp;
5003
5004                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5005                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5006                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5007                 if (is_highmem(zone)) {
5008                         /*
5009                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5010                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5011                          * value here.
5012                          *
5013                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5014                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5015                          * not be capped for highmem.
5016                          */
5017                         int min_pages;
5018
5019                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5020                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5021                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5022                         if (min_pages > 128)
5023                                 min_pages = 128;
5024                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5025                 } else {
5026                         /*
5027                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5028                          * proportionate to the zone's size.
5029                          */
5030                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5031                 }
5032
5033                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5034                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5035                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5036                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5037         }
5038
5039         /* update totalreserve_pages */
5040         calculate_totalreserve_pages();
5041 }
5042
5043 /*
5044  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5045  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5046  * to be referenced again before it is swapped out.
5047  *
5048  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5049  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5050  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5051  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5052  *
5053  * total     target    max
5054  * memory    ratio     inactive anon
5055  * -------------------------------------
5056  *   10MB       1         5MB
5057  *  100MB       1        50MB
5058  *    1GB       3       250MB
5059  *   10GB      10       0.9GB
5060  *  100GB      31         3GB
5061  *    1TB     101        10GB
5062  *   10TB     320        32GB
5063  */
5064 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5065 {
5066         unsigned int gb, ratio;
5067
5068         /* Zone size in gigabytes */
5069         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5070         if (gb)
5071                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5072         else
5073                 ratio = 1;
5074
5075         zone->inactive_ratio = ratio;
5076 }
5077
5078 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5079 {
5080         struct zone *zone;
5081
5082         for_each_zone(zone)
5083                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5084 }
5085
5086 /*
5087  * Initialise min_free_kbytes.
5088  *
5089  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5090  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5091  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5092  *
5093  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5094  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5095  *
5096  * which yields
5097  *
5098  * 16MB:        512k
5099  * 32MB:        724k
5100  * 64MB:        1024k
5101  * 128MB:       1448k
5102  * 256MB:       2048k
5103  * 512MB:       2896k
5104  * 1024MB:      4096k
5105  * 2048MB:      5792k
5106  * 4096MB:      8192k
5107  * 8192MB:      11584k
5108  * 16384MB:     16384k
5109  */
5110 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5111 {
5112         unsigned long lowmem_kbytes;
5113
5114         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5115
5116         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5117         if (min_free_kbytes < 128)
5118                 min_free_kbytes = 128;
5119         if (min_free_kbytes > 65536)
5120                 min_free_kbytes = 65536;
5121         setup_per_zone_wmarks();
5122         refresh_zone_stat_thresholds();
5123         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5124         setup_per_zone_inactive_ratio();
5125         return 0;
5126 }
5127 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5128
5129 /*
5130  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5131  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5132  *      changes.
5133  */
5134 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5135         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5136 {
5137         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5138         if (write)
5139                 setup_per_zone_wmarks();
5140         return 0;
5141 }
5142
5143 #ifdef CONFIG_NUMA
5144 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5145         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5146 {
5147         struct zone *zone;
5148         int rc;
5149
5150         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5151         if (rc)
5152                 return rc;
5153
5154         for_each_zone(zone)
5155                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5156                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5157         return 0;
5158 }
5159
5160 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5161         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5162 {
5163         struct zone *zone;
5164         int rc;
5165
5166         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5167         if (rc)
5168                 return rc;
5169
5170         for_each_zone(zone)
5171                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5172                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5173         return 0;
5174 }
5175 #endif
5176
5177 /*
5178  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5179  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5180  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5181  *
5182  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5183  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5184  * if in function of the boot time zone sizes.
5185  */
5186 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5187         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5188 {
5189         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5190         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5191         return 0;
5192 }
5193
5194 /*
5195  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5196  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5197  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5198  */
5199
5200 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5201         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5202 {
5203         struct zone *zone;
5204         unsigned int cpu;
5205         int ret;
5206
5207         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5208         if (!write || (ret < 0))
5209                 return ret;
5210         for_each_populated_zone(zone) {
5211                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5212                         unsigned long  high;
5213                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5214                         setup_pagelist_highmark(
5215                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5216                 }
5217         }
5218         return 0;
5219 }
5220
5221 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5222
5223 #ifdef CONFIG_NUMA
5224 static int __init set_hashdist(char *str)
5225 {
5226         if (!str)
5227                 return 0;
5228         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5229         return 1;
5230 }
5231 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5232 #endif
5233
5234 /*
5235  * allocate a large system hash table from bootmem
5236  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5237  *   quantity of entries
5238  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5239  */
5240 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5241                                      unsigned long bucketsize,
5242                                      unsigned long numentries,
5243                                      int scale,
5244                                      int flags,
5245                                      unsigned int *_hash_shift,
5246                                      unsigned int *_hash_mask,
5247                                      unsigned long limit)
5248 {
5249         unsigned long long max = limit;
5250         unsigned long log2qty, size;
5251         void *table = NULL;
5252
5253         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5254         if (!numentries) {
5255                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5256                 numentries = nr_kernel_pages;
5257                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5258                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5259                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5260
5261                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5262                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5263                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5264                 else
5265                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5266
5267                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5268                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5269                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5270                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5271                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5272                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5273                                 BUG_ON(!numentries);
5274                         }
5275                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5276                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5277         }
5278         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5279
5280         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5281         if (max == 0) {
5282                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5283                 do_div(max, bucketsize);
5284         }
5285         max = min(max, 0x80000000ULL);
5286
5287         if (numentries > max)
5288                 numentries = max;
5289
5290         log2qty = ilog2(numentries);
5291
5292         do {
5293                 size = bucketsize << log2qty;
5294                 if (flags & HASH_EARLY)
5295                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5296                 else if (hashdist)
5297                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5298                 else {
5299                         /*
5300                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5301                          * some pages at the end of hash table which
5302                          * alloc_pages_exact() automatically does
5303                          */
5304                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5305                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5306                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5307                         }
5308                 }
5309         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5310
5311         if (!table)
5312                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5313
5314         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5315                tablename,
5316                (1UL << log2qty),
5317                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5318                size);
5319
5320         if (_hash_shift)
5321                 *_hash_shift = log2qty;
5322         if (_hash_mask)
5323                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5324
5325         return table;
5326 }
5327
5328 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5329 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5330                                                         unsigned long pfn)
5331 {
5332 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5333         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5334 #else
5335         return zone->pageblock_flags;
5336 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5337 }
5338
5339 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5340 {
5341 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5342         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5343         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5344 #else
5345         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5346         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5347 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5348 }
5349
5350 /**
5351  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5352  * @page: The page within the block of interest
5353  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5354  * @end_bitidx: The last bit of interest
5355  * returns pageblock_bits flags
5356  */
5357 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5358                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5359 {
5360         struct zone *zone;
5361         unsigned long *bitmap;
5362         unsigned long pfn, bitidx;
5363         unsigned long flags = 0;
5364         unsigned long value = 1;
5365
5366         zone = page_zone(page);
5367         pfn = page_to_pfn(page);
5368         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5369         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5370
5371         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5372                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5373                         flags |= value;
5374
5375         return flags;
5376 }
5377
5378 /**
5379  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5380  * @page: The page within the block of interest
5381  * @start_bitidx: The first bit of interest
5382  * @end_bitidx: The last bit of interest
5383  * @flags: The flags to set
5384  */
5385 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5386                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5387 {
5388         struct zone *zone;
5389         unsigned long *bitmap;
5390         unsigned long pfn, bitidx;
5391         unsigned long value = 1;
5392
5393         zone = page_zone(page);
5394         pfn = page_to_pfn(page);
5395         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5396         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5397         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5398         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5399
5400         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5401                 if (flags & value)
5402                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5403                 else
5404                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5405 }
5406
5407 /*
5408  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5409  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5410  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5411  */
5412
5413 static int
5414 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5415 {
5416         unsigned long pfn, iter, found;
5417         /*
5418          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5419          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5420          */
5421         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5422                 return true;
5423
5424         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5425                 return true;
5426
5427         pfn = page_to_pfn(page);
5428         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5429                 unsigned long check = pfn + iter;
5430
5431                 if (!pfn_valid_within(check))
5432                         continue;
5433
5434                 page = pfn_to_page(check);
5435                 if (!page_count(page)) {
5436                         if (PageBuddy(page))
5437                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5438                         continue;
5439                 }
5440                 if (!PageLRU(page))
5441                         found++;
5442                 /*
5443                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5444                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5445                  * and it still to be fixed.
5446                  */
5447                 /*
5448                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5449                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5450                  *
5451                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5452                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5453                  * page at boot.
5454                  */
5455                 if (found > count)
5456                         return false;
5457         }
5458         return true;
5459 }
5460
5461 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5462 {
5463         struct zone *zone;
5464         unsigned long pfn;
5465
5466         /*
5467          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5468          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5469          * the zone but still within the section.
5470          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5471          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5472          */
5473         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5474                 return false;
5475
5476         zone = page_zone(page);
5477         pfn = page_to_pfn(page);
5478         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5479                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5480                 return false;
5481
5482         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5483 }
5484
5485 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5486 {
5487         struct zone *zone;
5488         unsigned long flags, pfn;
5489         struct memory_isolate_notify arg;
5490         int notifier_ret;
5491         int ret = -EBUSY;
5492
5493         zone = page_zone(page);
5494
5495         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5496
5497         pfn = page_to_pfn(page);
5498         arg.start_pfn = pfn;
5499         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5500         arg.pages_found = 0;
5501
5502         /*
5503          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5504          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5505          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5506          * number of pages in a range that are held by the balloon
5507          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5508          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5509          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5510          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5511          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5512          */
5513         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5514         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5515         if (notifier_ret)
5516                 goto out;
5517         /*
5518          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5519          * We just check MOVABLE pages.
5520          */
5521         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5522                 ret = 0;
5523
5524         /*
5525          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5526          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5527          */
5528
5529 out:
5530         if (!ret) {
5531                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5532                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5533         }
5534
5535         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5536         if (!ret)
5537                 drain_all_pages();
5538         return ret;
5539 }
5540
5541 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5542 {
5543         struct zone *zone;
5544         unsigned long flags;
5545         zone = page_zone(page);
5546         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5547         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5548                 goto out;
5549         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5550         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5551 out:
5552         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5553 }
5554
5555 #ifdef CONFIG_CMA
5556
5557 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5558 {
5559         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5560                              pageblock_nr_pages) - 1);
5561 }
5562
5563 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5564 {
5565         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5566                                 pageblock_nr_pages));
5567 }
5568
5569 static struct page *
5570 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5571                              int **resultp)
5572 {
5573         return alloc_page(GFP_HIGHUSER_MOVABLE);
5574 }
5575
5576 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5577 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5578 {
5579         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5580
5581         unsigned long pfn = start;
5582         unsigned int tries = 0;
5583         int ret = 0;
5584
5585         struct compact_control cc = {
5586                 .nr_migratepages = 0,
5587                 .order = -1,
5588                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5589                 .sync = true,
5590         };
5591         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5592
5593         migrate_prep_local();
5594
5595         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5596                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5597                         ret = -EINTR;
5598                         break;
5599                 }
5600
5601                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5602                         cc.nr_migratepages = 0;
5603                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5604                                                          pfn, end);
5605                         if (!pfn) {
5606                                 ret = -EINTR;
5607                                 break;
5608                         }
5609                         tries = 0;
5610                 } else if (++tries == 5) {
5611                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5612                         break;
5613                 }
5614
5615                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5616                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5617                                     0, false, true);
5618         }
5619
5620         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5621         return ret > 0 ? 0 : ret;
5622 }
5623
5624 /**
5625  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5626  * @start:      start PFN to allocate
5627  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5628  *
5629  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5630  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5631  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5632  * pages fall in.
5633  *
5634  * The PFN range must belong to a single zone.
5635  *
5636  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5637  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5638  * need to be freed with free_contig_range().
5639  */
5640 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end)
5641 {
5642         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5643         unsigned long outer_start, outer_end;
5644         int ret = 0, order;
5645
5646         /*
5647          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5648          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5649          * have different sizes, and due to the way page allocator
5650          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5651          * that page allocator won't try to merge buddies from
5652          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5653          * other migration type.
5654          *
5655          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5656          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5657          * we are interested in).  This will put all the pages in
5658          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5659          *
5660          * When this is done, we take the pages in range from page
5661          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5662          * page allocator will never consider using them.
5663          *
5664          * This lets us mark the pageblocks back as
5665          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5666          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5667          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5668          */
5669
5670         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5671                                        pfn_max_align_up(end));
5672         if (ret)
5673                 goto done;
5674
5675         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5676         if (ret)
5677                 goto done;
5678
5679         /*
5680          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5681          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5682          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5683          * What we are going to do is to allocate all pages from
5684          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5685          *
5686          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5687          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5688          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5689          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5690          * once this is done free the pages we are not interested in.
5691          *
5692          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5693          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5694          */
5695
5696         lru_add_drain_all();
5697         drain_all_pages();
5698
5699         order = 0;
5700         outer_start = start;
5701         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5702                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5703                         ret = -EBUSY;
5704                         goto done;
5705                 }
5706                 outer_start &= ~0UL << order;
5707         }
5708
5709         /* Make sure the range is really isolated. */
5710         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5711                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5712                        outer_start, end);
5713                 ret = -EBUSY;
5714                 goto done;
5715         }
5716
5717         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5718         if (!outer_end) {
5719                 ret = -EBUSY;
5720                 goto done;
5721         }
5722
5723         /* Free head and tail (if any) */
5724         if (start != outer_start)
5725                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5726         if (end != outer_end)
5727                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5728
5729 done:
5730         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5731                                 pfn_max_align_up(end));
5732         return ret;
5733 }
5734
5735 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5736 {
5737         for (; nr_pages--; ++pfn)
5738                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5739 }
5740 #endif
5741
5742 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5743 /*
5744  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5745  */
5746 void
5747 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5748 {
5749         struct page *page;
5750         struct zone *zone;
5751         int order, i;
5752         unsigned long pfn;
5753         unsigned long flags;
5754         /* find the first valid pfn */
5755         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5756                 if (pfn_valid(pfn))
5757                         break;
5758         if (pfn == end_pfn)
5759                 return;
5760         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5761         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5762         pfn = start_pfn;
5763         while (pfn < end_pfn) {
5764                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5765                         pfn++;
5766                         continue;
5767                 }
5768                 page = pfn_to_page(pfn);
5769                 BUG_ON(page_count(page));
5770                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5771                 order = page_order(page);
5772 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5773                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5774                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5775 #endif
5776                 list_del(&page->lru);
5777                 rmv_page_order(page);
5778                 zone->free_area[order].nr_free--;
5779                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5780                                       - (1UL << order));
5781                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5782                         SetPageReserved((page+i));
5783                 pfn += (1 << order);
5784         }
5785         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5786 }
5787 #endif
5788
5789 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5790 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5791 {
5792         struct zone *zone = page_zone(page);
5793         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5794         unsigned long flags;
5795         int order;
5796
5797         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5798         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5799                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5800
5801                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5802                         break;
5803         }
5804         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5805
5806         return order < MAX_ORDER;
5807 }
5808 #endif
5809
5810 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5811         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5812         {1UL << PG_error,               "error"         },
5813         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5814         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5815         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5816         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5817         {1UL << PG_active,              "active"        },
5818         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5819         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5820         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5821         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5822         {1UL << PG_private,             "private"       },
5823         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5824         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5825 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5826         {1UL << PG_head,                "head"          },
5827         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5828 #else
5829         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5830 #endif
5831         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5832         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5833         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5834         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5835         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5836 #ifdef CONFIG_MMU
5837         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5838 #endif
5839 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5840         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5841 #endif
5842 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5843         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5844 #endif
5845         {-1UL,                          NULL            },
5846 };
5847
5848 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5849 {
5850         const char *delim = "";
5851         unsigned long mask;
5852         int i;
5853
5854         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5855
5856         /* remove zone id */
5857         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5858
5859         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5860
5861                 mask = pageflag_names[i].mask;
5862                 if ((flags & mask) != mask)
5863                         continue;
5864
5865                 flags &= ~mask;
5866                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5867                 delim = "|";
5868         }
5869
5870         /* check for left over flags */
5871         if (flags)
5872                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5873
5874         printk(")\n");
5875 }
5876
5877 void dump_page(struct page *page)
5878 {
5879         printk(KERN_ALERT
5880                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5881                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5882                 page->mapping, page->index);
5883         dump_page_flags(page->flags);
5884         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5885 }