dbb53866c3aa9696b68eff6d05ccb771738c34ac
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
562                                                   migratetype);
563                 } else {
564                         list_del(&buddy->lru);
565                         zone->free_area[order].nr_free--;
566                         rmv_page_order(buddy);
567                 }
568                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
569                 page = page + (combined_idx - page_idx);
570                 page_idx = combined_idx;
571                 order++;
572         }
573         set_page_order(page, order);
574
575         /*
576          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
577          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
578          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
579          * that is happening, add the free page to the tail of the list
580          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
581          * as a higher order page
582          */
583         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
584                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
588                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
589                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
590                         list_add_tail(&page->lru,
591                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597 out:
598         zone->free_area[order].nr_free++;
599 }
600
601 static inline int free_pages_check(struct page *page)
602 {
603         if (unlikely(page_mapcount(page) |
604                 (page->mapping != NULL)  |
605                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
606                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
607                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
608                 bad_page(page);
609                 return 1;
610         }
611         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
612                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Frees a number of pages from the PCP lists
618  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
619  * count is the number of pages to free.
620  *
621  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
622  * see if this freeing clears that state.
623  *
624  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
625  * pinned" detection logic.
626  */
627 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
628                                         struct per_cpu_pages *pcp)
629 {
630         int migratetype = 0;
631         int batch_free = 0;
632         int to_free = count;
633
634         spin_lock(&zone->lock);
635         zone->all_unreclaimable = 0;
636         zone->pages_scanned = 0;
637
638         while (to_free) {
639                 struct page *page;
640                 struct list_head *list;
641
642                 /*
643                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
644                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
645                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
646                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
647                  * lists
648                  */
649                 do {
650                         batch_free++;
651                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
652                                 migratetype = 0;
653                         list = &pcp->lists[migratetype];
654                 } while (list_empty(list));
655
656                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
657                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
658                         batch_free = to_free;
659
660                 do {
661                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
662
663                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
664                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
665                         list_del(&page->lru);
666                         mt = get_freepage_migratetype(page);
667                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
668                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
669                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
670                         if (is_migrate_cma(mt))
671                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
672                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
673         }
674         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
675         spin_unlock(&zone->lock);
676 }
677
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
680 {
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
687                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
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 migratetype;
721
722         if (!free_pages_prepare(page, order))
723                 return;
724
725         local_irq_save(flags);
726         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
727         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
728         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
729         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
730         local_irq_restore(flags);
731 }
732
733 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         unsigned int nr_pages = 1 << order;
736         unsigned int loop;
737
738         prefetchw(page);
739         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
740                 struct page *p = &page[loop];
741
742                 if (loop + 1 < nr_pages)
743                         prefetchw(p + 1);
744                 __ClearPageReserved(p);
745                 set_page_count(p, 0);
746         }
747
748         set_page_refcounted(page);
749         __free_pages(page, order);
750 }
751
752 #ifdef CONFIG_CMA
753 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
754 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
755 {
756         unsigned i = pageblock_nr_pages;
757         struct page *p = page;
758
759         do {
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         } while (++p, --i);
763
764         set_page_refcounted(page);
765         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
766         __free_pages(page, pageblock_order);
767         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
768 }
769 #endif
770
771 /*
772  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
773  * Please do not alter this order without good reasons and regression
774  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
775  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
776  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
777  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
778  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
779  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
780  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
781  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
782  *
783  * -- wli
784  */
785 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
786         int low, int high, struct free_area *area,
787         int migratetype)
788 {
789         unsigned long size = 1 << high;
790
791         while (high > low) {
792                 area--;
793                 high--;
794                 size >>= 1;
795                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
796
797 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
798                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
799                         /*
800                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
801                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
802                          * Corresponding page table entries will not be touched,
803                          * pages will stay not present in virtual address space
804                          */
805                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
806                         set_page_guard_flag(&page[size]);
807                         set_page_private(&page[size], high);
808                         /* Guard pages are not available for any usage */
809                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
810                                                   migratetype);
811                         continue;
812                 }
813 #endif
814                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
815                 area->nr_free++;
816                 set_page_order(&page[size], high);
817         }
818 }
819
820 /*
821  * This page is about to be returned from the page allocator
822  */
823 static inline int check_new_page(struct page *page)
824 {
825         if (unlikely(page_mapcount(page) |
826                 (page->mapping != NULL)  |
827                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
828                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
829                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
830                 bad_page(page);
831                 return 1;
832         }
833         return 0;
834 }
835
836 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
837 {
838         int i;
839
840         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
841                 struct page *p = page + i;
842                 if (unlikely(check_new_page(p)))
843                         return 1;
844         }
845
846         set_page_private(page, 0);
847         set_page_refcounted(page);
848
849         arch_alloc_page(page, order);
850         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
851
852         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
853                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
854
855         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
856                 prep_compound_page(page, order);
857
858         return 0;
859 }
860
861 /*
862  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
863  * the smallest available page from the freelists
864  */
865 static inline
866 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
867                                                 int migratetype)
868 {
869         unsigned int current_order;
870         struct free_area * area;
871         struct page *page;
872
873         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
874         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
875                 area = &(zone->free_area[current_order]);
876                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
877                         continue;
878
879                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
880                                                         struct page, lru);
881                 list_del(&page->lru);
882                 rmv_page_order(page);
883                 area->nr_free--;
884                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
885                 return page;
886         }
887
888         return NULL;
889 }
890
891
892 /*
893  * This array describes the order lists are fallen back to when
894  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
895  */
896 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
897         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
898         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899 #ifdef CONFIG_CMA
900         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
901         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
902 #else
903         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
904 #endif
905         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907 };
908
909 /*
910  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
911  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
912  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
913  */
914 int move_freepages(struct zone *zone,
915                           struct page *start_page, struct page *end_page,
916                           int migratetype)
917 {
918         struct page *page;
919         unsigned long order;
920         int pages_moved = 0;
921
922 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
923         /*
924          * page_zone is not safe to call in this context when
925          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
926          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
927          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
928          * grouping pages by mobility
929          */
930         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
931 #endif
932
933         for (page = start_page; page <= end_page;) {
934                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
935                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
936
937                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
938                         page++;
939                         continue;
940                 }
941
942                 if (!PageBuddy(page)) {
943                         page++;
944                         continue;
945                 }
946
947                 order = page_order(page);
948                 list_move(&page->lru,
949                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
950                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
951                 page += 1 << order;
952                 pages_moved += 1 << order;
953         }
954
955         return pages_moved;
956 }
957
958 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
959                                 int migratetype)
960 {
961         unsigned long start_pfn, end_pfn;
962         struct page *start_page, *end_page;
963
964         start_pfn = page_to_pfn(page);
965         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
966         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
967         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
968         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
969
970         /* Do not cross zone boundaries */
971         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
972                 start_page = page;
973         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
974                 return 0;
975
976         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
977 }
978
979 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
980                                         int start_order, int migratetype)
981 {
982         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
983
984         while (nr_pageblocks--) {
985                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
986                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
987         }
988 }
989
990 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
991 static inline struct page *
992 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
993 {
994         struct free_area * area;
995         int current_order;
996         struct page *page;
997         int migratetype, i;
998
999         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1000         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1001                                                 --current_order) {
1002                 for (i = 0;; i++) {
1003                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1004
1005                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1006                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1007                                 break;
1008
1009                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1010                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1011                                 continue;
1012
1013                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1014                                         struct page, lru);
1015                         area->nr_free--;
1016
1017                         /*
1018                          * If breaking a large block of pages, move all free
1019                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1020                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1021                          * aggressive about taking ownership of free pages
1022                          *
1023                          * On the other hand, never change migration
1024                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1025                          * pages on different free lists. We don't
1026                          * want unmovable pages to be allocated from
1027                          * MIGRATE_CMA areas.
1028                          */
1029                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1030                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1031                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1032                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1033                                 int pages;
1034                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1035                                                                 start_migratetype);
1036
1037                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1038                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1039                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1040                                         set_pageblock_migratetype(page,
1041                                                                 start_migratetype);
1042
1043                                 migratetype = start_migratetype;
1044                         }
1045
1046                         /* Remove the page from the freelists */
1047                         list_del(&page->lru);
1048                         rmv_page_order(page);
1049
1050                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1051                         if (current_order >= pageblock_order &&
1052                             !is_migrate_cma(migratetype))
1053                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1054                                                         start_migratetype);
1055
1056                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1057                                is_migrate_cma(migratetype)
1058                              ? migratetype : start_migratetype);
1059
1060                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1061                                 start_migratetype, migratetype);
1062
1063                         return page;
1064                 }
1065         }
1066
1067         return NULL;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1072  * Call me with the zone->lock already held.
1073  */
1074 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1075                                                 int migratetype)
1076 {
1077         struct page *page;
1078
1079 retry_reserve:
1080         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1081
1082         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1083                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1084
1085                 /*
1086                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1087                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1088                  * and we want just one call site
1089                  */
1090                 if (!page) {
1091                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1092                         goto retry_reserve;
1093                 }
1094         }
1095
1096         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1097         return page;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1102  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1103  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1104  */
1105 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1106                         unsigned long count, struct list_head *list,
1107                         int migratetype, int cold)
1108 {
1109         int mt = migratetype, i;
1110
1111         spin_lock(&zone->lock);
1112         for (i = 0; i < count; ++i) {
1113                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1114                 if (unlikely(page == NULL))
1115                         break;
1116
1117                 /*
1118                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1119                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1120                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1121                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1122                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1123                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1124                  * properly.
1125                  */
1126                 if (likely(cold == 0))
1127                         list_add(&page->lru, list);
1128                 else
1129                         list_add_tail(&page->lru, list);
1130                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1131                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1132                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1133                                 mt = migratetype;
1134                 }
1135                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1136                 list = &page->lru;
1137                 if (is_migrate_cma(mt))
1138                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1139                                               -(1 << order));
1140         }
1141         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143         return i;
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_NUMA
1147 /*
1148  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1149  * currently executing processor on remote nodes after they have
1150  * expired.
1151  *
1152  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1153  * a single processor.
1154  */
1155 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1156 {
1157         unsigned long flags;
1158         int to_drain;
1159
1160         local_irq_save(flags);
1161         if (pcp->count >= pcp->batch)
1162                 to_drain = pcp->batch;
1163         else
1164                 to_drain = pcp->count;
1165         if (to_drain > 0) {
1166                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1167                 pcp->count -= to_drain;
1168         }
1169         local_irq_restore(flags);
1170 }
1171 #endif
1172
1173 /*
1174  * Drain pages of the indicated processor.
1175  *
1176  * The processor must either be the current processor and the
1177  * thread pinned to the current processor or a processor that
1178  * is not online.
1179  */
1180 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1181 {
1182         unsigned long flags;
1183         struct zone *zone;
1184
1185         for_each_populated_zone(zone) {
1186                 struct per_cpu_pageset *pset;
1187                 struct per_cpu_pages *pcp;
1188
1189                 local_irq_save(flags);
1190                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1191
1192                 pcp = &pset->pcp;
1193                 if (pcp->count) {
1194                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1195                         pcp->count = 0;
1196                 }
1197                 local_irq_restore(flags);
1198         }
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1203  */
1204 void drain_local_pages(void *arg)
1205 {
1206         drain_pages(smp_processor_id());
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1211  *
1212  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1213  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1214  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1215  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1216  * before the call to on_each_cpu_mask().
1217  */
1218 void drain_all_pages(void)
1219 {
1220         int cpu;
1221         struct per_cpu_pageset *pcp;
1222         struct zone *zone;
1223
1224         /*
1225          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1226          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1227          */
1228         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1229
1230         /*
1231          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1232          * as offline notification will cause the notified
1233          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1234          * disables preemption as part of its processing
1235          */
1236         for_each_online_cpu(cpu) {
1237                 bool has_pcps = false;
1238                 for_each_populated_zone(zone) {
1239                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1240                         if (pcp->pcp.count) {
1241                                 has_pcps = true;
1242                                 break;
1243                         }
1244                 }
1245                 if (has_pcps)
1246                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1247                 else
1248                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1249         }
1250         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1251 }
1252
1253 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1254
1255 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1256 {
1257         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1258         unsigned long flags;
1259         int order, t;
1260         struct list_head *curr;
1261
1262         if (!zone->spanned_pages)
1263                 return;
1264
1265         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1266
1267         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1268         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1269                 if (pfn_valid(pfn)) {
1270                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1271
1272                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1273                                 swsusp_unset_page_free(page);
1274                 }
1275
1276         for_each_migratetype_order(order, t) {
1277                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1278                         unsigned long i;
1279
1280                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1281                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1282                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1283                 }
1284         }
1285         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1286 }
1287 #endif /* CONFIG_PM */
1288
1289 /*
1290  * Free a 0-order page
1291  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1292  */
1293 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1294 {
1295         struct zone *zone = page_zone(page);
1296         struct per_cpu_pages *pcp;
1297         unsigned long flags;
1298         int migratetype;
1299
1300         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1301                 return;
1302
1303         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1304         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1305         local_irq_save(flags);
1306         __count_vm_event(PGFREE);
1307
1308         /*
1309          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1310          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1311          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1312          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1313          * excessively into the page allocator
1314          */
1315         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1316                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1317                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1318                         goto out;
1319                 }
1320                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1321         }
1322
1323         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1324         if (cold)
1325                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1326         else
1327                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1328         pcp->count++;
1329         if (pcp->count >= pcp->high) {
1330                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1331                 pcp->count -= pcp->batch;
1332         }
1333
1334 out:
1335         local_irq_restore(flags);
1336 }
1337
1338 /*
1339  * Free a list of 0-order pages
1340  */
1341 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1342 {
1343         struct page *page, *next;
1344
1345         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1346                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1347                 free_hot_cold_page(page, cold);
1348         }
1349 }
1350
1351 /*
1352  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1353  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1354  * Each sub-page must be freed individually.
1355  *
1356  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1357  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1358  */
1359 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1360 {
1361         int i;
1362
1363         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1364         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1365
1366 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1367         /*
1368          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1369          * otherwise free the whole shadow.
1370          */
1371         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1372                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1373 #endif
1374
1375         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1376                 set_page_refcounted(page + i);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1381  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1382  * with parallel allocators
1383  */
1384 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1385 {
1386         unsigned int order;
1387         unsigned long watermark;
1388         struct zone *zone;
1389         int mt;
1390
1391         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1392
1393         zone = page_zone(page);
1394         order = page_order(page);
1395
1396         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1397         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1398         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1399                 return 0;
1400
1401         /* Remove page from free list */
1402         list_del(&page->lru);
1403         zone->free_area[order].nr_free--;
1404         rmv_page_order(page);
1405
1406         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1407         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1408                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1409
1410         if (alloc_order != order)
1411                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1412                         &zone->free_area[order], migratetype);
1413
1414         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1415         if (order >= pageblock_order - 1) {
1416                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1417                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1418                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1419                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1420                                 set_pageblock_migratetype(page,
1421                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1422                 }
1423         }
1424
1425         return 1UL << order;
1426 }
1427
1428 /*
1429  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1430  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1431  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1432  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1433  * are enabled.
1434  *
1435  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1436  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1437  */
1438 int split_free_page(struct page *page)
1439 {
1440         unsigned int order;
1441         int nr_pages;
1442
1443         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1444         order = page_order(page);
1445
1446         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1447         if (!nr_pages)
1448                 return 0;
1449
1450         /* Split into individual pages */
1451         set_page_refcounted(page);
1452         split_page(page, order);
1453         return nr_pages;
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1458  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1459  * or two.
1460  */
1461 static inline
1462 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1463                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1464                         int migratetype)
1465 {
1466         unsigned long flags;
1467         struct page *page;
1468         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1469
1470 again:
1471         if (likely(order == 0)) {
1472                 struct per_cpu_pages *pcp;
1473                 struct list_head *list;
1474
1475                 local_irq_save(flags);
1476                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1477                 list = &pcp->lists[migratetype];
1478                 if (list_empty(list)) {
1479                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1480                                         pcp->batch, list,
1481                                         migratetype, cold);
1482                         if (unlikely(list_empty(list)))
1483                                 goto failed;
1484                 }
1485
1486                 if (cold)
1487                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1488                 else
1489                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1490
1491                 list_del(&page->lru);
1492                 pcp->count--;
1493         } else {
1494                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1495                         /*
1496                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1497                          *
1498                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1499                          * properly detect and handle allocation failures.
1500                          *
1501                          * We most definitely don't want callers attempting to
1502                          * allocate greater than order-1 page units with
1503                          * __GFP_NOFAIL.
1504                          */
1505                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1506                 }
1507                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1508                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1509                 spin_unlock(&zone->lock);
1510                 if (!page)
1511                         goto failed;
1512                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1513                                           get_pageblock_migratetype(page));
1514         }
1515
1516         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1517         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1518         local_irq_restore(flags);
1519
1520         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1521         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1522                 goto again;
1523         return page;
1524
1525 failed:
1526         local_irq_restore(flags);
1527         return NULL;
1528 }
1529
1530 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1531
1532 static struct {
1533         struct fault_attr attr;
1534
1535         u32 ignore_gfp_highmem;
1536         u32 ignore_gfp_wait;
1537         u32 min_order;
1538 } fail_page_alloc = {
1539         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1540         .ignore_gfp_wait = 1,
1541         .ignore_gfp_highmem = 1,
1542         .min_order = 1,
1543 };
1544
1545 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1546 {
1547         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1548 }
1549 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1550
1551 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1552 {
1553         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1554                 return false;
1555         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1556                 return false;
1557         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1558                 return false;
1559         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1560                 return false;
1561
1562         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1566
1567 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1568 {
1569         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1570         struct dentry *dir;
1571
1572         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1573                                         &fail_page_alloc.attr);
1574         if (IS_ERR(dir))
1575                 return PTR_ERR(dir);
1576
1577         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1578                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1579                 goto fail;
1580         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1581                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1582                 goto fail;
1583         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1584                                 &fail_page_alloc.min_order))
1585                 goto fail;
1586
1587         return 0;
1588 fail:
1589         debugfs_remove_recursive(dir);
1590
1591         return -ENOMEM;
1592 }
1593
1594 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1595
1596 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1597
1598 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1599
1600 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1601 {
1602         return false;
1603 }
1604
1605 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1606
1607 /*
1608  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1609  * of the allocation.
1610  */
1611 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1612                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1613 {
1614         /* free_pages my go negative - that's OK */
1615         long min = mark;
1616         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1617         int o;
1618
1619         free_pages -= (1 << order) - 1;
1620         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1621                 min -= min / 2;
1622         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1623                 min -= min / 4;
1624 #ifdef CONFIG_CMA
1625         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1626         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1627                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1628 #endif
1629         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1630                 return false;
1631         for (o = 0; o < order; o++) {
1632                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1633                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1634
1635                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1636                 min >>= 1;
1637
1638                 if (free_pages <= min)
1639                         return false;
1640         }
1641         return true;
1642 }
1643
1644 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1645 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1646 {
1647         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1648                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1649         return 0;
1650 }
1651 #else
1652 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1653 {
1654         return 0;
1655 }
1656 #endif
1657
1658 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1659                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1660 {
1661         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1662                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1663 }
1664
1665 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1666                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1667 {
1668         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1669
1670         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1671                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1672
1673         /*
1674          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1675          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1676          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1677          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1678          * reclaim path.
1679          */
1680         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1681         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1682                                                                 free_pages);
1683 }
1684
1685 #ifdef CONFIG_NUMA
1686 /*
1687  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1688  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1689  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1690  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1691  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1692  *
1693  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1694  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1695  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1696  *
1697  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1698  * nothing and returns NULL.
1699  *
1700  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1701  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1702  *
1703  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1704  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1705  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1706  * quickly as we can.
1707  */
1708 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1709 {
1710         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1711         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1712
1713         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1714         if (!zlc)
1715                 return NULL;
1716
1717         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1718                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1719                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1720         }
1721
1722         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1723                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1724                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1725         return allowednodes;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1730  * if it is worth looking at further for free memory:
1731  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1732  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1733  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1734  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1735  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1736  * else return false (zero) if it is not.
1737  *
1738  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1739  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1740  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1741  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1742  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1743  * into the second scan of the zonelist.
1744  *
1745  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1746  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1747  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1748  * unturned looking for a free page.
1749  */
1750 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1751                                                 nodemask_t *allowednodes)
1752 {
1753         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1754         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1755         int n;                          /* node that zone *z is on */
1756
1757         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1758         if (!zlc)
1759                 return 1;
1760
1761         i = z - zonelist->_zonerefs;
1762         n = zlc->z_to_n[i];
1763
1764         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1765         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1766 }
1767
1768 /*
1769  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1770  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1771  * from that zone don't waste time re-examining it.
1772  */
1773 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1774 {
1775         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1776         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1777
1778         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1779         if (!zlc)
1780                 return;
1781
1782         i = z - zonelist->_zonerefs;
1783
1784         set_bit(i, zlc->fullzones);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1789  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1790  */
1791 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1792 {
1793         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1794
1795         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1796         if (!zlc)
1797                 return;
1798
1799         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1800 }
1801
1802 #else   /* CONFIG_NUMA */
1803
1804 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1805 {
1806         return NULL;
1807 }
1808
1809 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1810                                 nodemask_t *allowednodes)
1811 {
1812         return 1;
1813 }
1814
1815 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1816 {
1817 }
1818
1819 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1820 {
1821 }
1822 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1823
1824 /*
1825  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1826  * a page.
1827  */
1828 static struct page *
1829 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1830                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1831                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1832 {
1833         struct zoneref *z;
1834         struct page *page = NULL;
1835         int classzone_idx;
1836         struct zone *zone;
1837         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1838         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1839         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1840
1841         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1842 zonelist_scan:
1843         /*
1844          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1845          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1846          */
1847         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1848                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1849                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1850                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1851                                 continue;
1852                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1853                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1854                                 continue;
1855                 /*
1856                  * When allocating a page cache page for writing, we
1857                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1858                  * limit, such that no single zone holds more than its
1859                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1860                  * The dirty limits take into account the zone's
1861                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1862                  * should be able to balance it without having to
1863                  * write pages from its LRU list.
1864                  *
1865                  * This may look like it could increase pressure on
1866                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1867                  * before they are full.  But the pages that do spill
1868                  * over are limited as the lower zones are protected
1869                  * by this very same mechanism.  It should not become
1870                  * a practical burden to them.
1871                  *
1872                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1873                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1874                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1875                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1876                  * zones are together not big enough to reach the
1877                  * global limit.  The proper fix for these situations
1878                  * will require awareness of zones in the
1879                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1880                  */
1881                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1882                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1883                         goto this_zone_full;
1884
1885                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1886                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1887                         unsigned long mark;
1888                         int ret;
1889
1890                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1891                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1892                                     classzone_idx, alloc_flags))
1893                                 goto try_this_zone;
1894
1895                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1896                                 /*
1897                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1898                                  * and before considering the first zone allowed
1899                                  * by the cpuset.
1900                                  */
1901                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1902                                 zlc_active = 1;
1903                                 did_zlc_setup = 1;
1904                         }
1905
1906                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1907                                 goto this_zone_full;
1908
1909                         /*
1910                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1911                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1912                          */
1913                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1914                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1915                                 continue;
1916
1917                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1918                         switch (ret) {
1919                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1920                                 /* did not scan */
1921                                 continue;
1922                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1923                                 /* scanned but unreclaimable */
1924                                 continue;
1925                         default:
1926                                 /* did we reclaim enough */
1927                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1928                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1929                                         goto this_zone_full;
1930                         }
1931                 }
1932
1933 try_this_zone:
1934                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1935                                                 gfp_mask, migratetype);
1936                 if (page)
1937                         break;
1938 this_zone_full:
1939                 if (NUMA_BUILD)
1940                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1941         }
1942
1943         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1944                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1945                 zlc_active = 0;
1946                 goto zonelist_scan;
1947         }
1948
1949         if (page)
1950                 /*
1951                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1952                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1953                  * that the caller is taking steps that will free more
1954                  * memory. The caller should avoid the page being used
1955                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1956                  */
1957                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1958
1959         return page;
1960 }
1961
1962 /*
1963  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1964  * meminfo in irq context.
1965  */
1966 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1967 {
1968         bool ret = false;
1969
1970 #if NODES_SHIFT > 8
1971         ret = in_interrupt();
1972 #endif
1973         return ret;
1974 }
1975
1976 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1977                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1978                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1979
1980 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1981 {
1982         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1983
1984         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1985             debug_guardpage_minorder() > 0)
1986                 return;
1987
1988         /*
1989          * This documents exceptions given to allocations in certain
1990          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1991          * of allowed nodes.
1992          */
1993         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1994                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1995                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1996                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1997         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1998                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1999
2000         if (fmt) {
2001                 struct va_format vaf;
2002                 va_list args;
2003
2004                 va_start(args, fmt);
2005
2006                 vaf.fmt = fmt;
2007                 vaf.va = &args;
2008
2009                 pr_warn("%pV", &vaf);
2010
2011                 va_end(args);
2012         }
2013
2014         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2015                 current->comm, order, gfp_mask);
2016
2017         dump_stack();
2018         if (!should_suppress_show_mem())
2019                 show_mem(filter);
2020 }
2021
2022 static inline int
2023 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2024                                 unsigned long did_some_progress,
2025                                 unsigned long pages_reclaimed)
2026 {
2027         /* Do not loop if specifically requested */
2028         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2029                 return 0;
2030
2031         /* Always retry if specifically requested */
2032         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2033                 return 1;
2034
2035         /*
2036          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2037          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2038          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2039          */
2040         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2041                 return 0;
2042
2043         /*
2044          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2045          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2046          * implementations.
2047          */
2048         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2049                 return 1;
2050
2051         /*
2052          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2053          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2054          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2055          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2056          * allocation still fails, we stop retrying.
2057          */
2058         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2059                 return 1;
2060
2061         return 0;
2062 }
2063
2064 static inline struct page *
2065 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2066         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2067         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2068         int migratetype)
2069 {
2070         struct page *page;
2071
2072         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2073         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2074                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2075                 return NULL;
2076         }
2077
2078         /*
2079          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2080          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2081          * we're still under heavy pressure.
2082          */
2083         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2084                 order, zonelist, high_zoneidx,
2085                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2086                 preferred_zone, migratetype);
2087         if (page)
2088                 goto out;
2089
2090         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2091                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2092                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2093                         goto out;
2094                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2095                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2096                         goto out;
2097                 /*
2098                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2099                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2100                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2101                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2102                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2103                  */
2104                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2105                         goto out;
2106         }
2107         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2108         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2109
2110 out:
2111         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2112         return page;
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2116 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2117 static struct page *
2118 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2119         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2120         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2121         int migratetype, bool sync_migration,
2122         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2123         unsigned long *did_some_progress)
2124 {
2125         struct page *page = NULL;
2126
2127         if (!order)
2128                 return NULL;
2129
2130         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2131                 *deferred_compaction = true;
2132                 return NULL;
2133         }
2134
2135         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2136         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2137                                                 nodemask, sync_migration,
2138                                                 contended_compaction, &page);
2139         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2140
2141         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2142         if (page) {
2143                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2144                 goto got_page;
2145         }
2146
2147         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2148                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2149                 drain_pages(get_cpu());
2150                 put_cpu();
2151
2152                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2153                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2154                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2155                                 preferred_zone, migratetype);
2156                 if (page) {
2157 got_page:
2158                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2159                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2160                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2161                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2162                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2163                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2164                         return page;
2165                 }
2166
2167                 /*
2168                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2169                  * The most likely reason is that pages exist,
2170                  * but not enough to satisfy watermarks.
2171                  */
2172                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2173
2174                 /*
2175                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2176                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2177                  */
2178                 if (sync_migration)
2179                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2180
2181                 cond_resched();
2182         }
2183
2184         return NULL;
2185 }
2186 #else
2187 static inline struct page *
2188 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2189         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2190         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2191         int migratetype, bool sync_migration,
2192         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2193         unsigned long *did_some_progress)
2194 {
2195         return NULL;
2196 }
2197 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2198
2199 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2200 static int
2201 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2202                   nodemask_t *nodemask)
2203 {
2204         struct reclaim_state reclaim_state;
2205         int progress;
2206
2207         cond_resched();
2208
2209         /* We now go into synchronous reclaim */
2210         cpuset_memory_pressure_bump();
2211         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2212         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2213         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2214         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2215
2216         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2217
2218         current->reclaim_state = NULL;
2219         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2220         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2221
2222         cond_resched();
2223
2224         return progress;
2225 }
2226
2227 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2228 static inline struct page *
2229 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2230         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2231         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2232         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2233 {
2234         struct page *page = NULL;
2235         bool drained = false;
2236
2237         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2238                                                nodemask);
2239         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2240                 return NULL;
2241
2242         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2243         if (NUMA_BUILD)
2244                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2245
2246 retry:
2247         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2248                                         zonelist, high_zoneidx,
2249                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2250                                         preferred_zone, migratetype);
2251
2252         /*
2253          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2254          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2255          */
2256         if (!page && !drained) {
2257                 drain_all_pages();
2258                 drained = true;
2259                 goto retry;
2260         }
2261
2262         return page;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2267  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2268  */
2269 static inline struct page *
2270 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2271         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2272         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2273         int migratetype)
2274 {
2275         struct page *page;
2276
2277         do {
2278                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2279                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2280                         preferred_zone, migratetype);
2281
2282                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2283                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2284         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2285
2286         return page;
2287 }
2288
2289 static inline
2290 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2291                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2292                                                 enum zone_type classzone_idx)
2293 {
2294         struct zoneref *z;
2295         struct zone *zone;
2296
2297         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2298                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2299 }
2300
2301 static inline int
2302 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2303 {
2304         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2305         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2306
2307         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2308         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2309
2310         /*
2311          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2312          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2313          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2314          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2315          */
2316         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2317
2318         if (!wait) {
2319                 /*
2320                  * Not worth trying to allocate harder for
2321                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2322                  */
2323                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2324                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2325                 /*
2326                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2327                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2328                  */
2329                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2330         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2331                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2332
2333         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2334                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2335                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2336                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2337                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2338                 else if (!in_interrupt() &&
2339                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2340                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2341                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2342         }
2343 #ifdef CONFIG_CMA
2344         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2345                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2346 #endif
2347         return alloc_flags;
2348 }
2349
2350 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2351 {
2352         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2353 }
2354
2355 static inline struct page *
2356 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2357         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2358         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2359         int migratetype)
2360 {
2361         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2362         struct page *page = NULL;
2363         int alloc_flags;
2364         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2365         unsigned long did_some_progress;
2366         bool sync_migration = false;
2367         bool deferred_compaction = false;
2368         bool contended_compaction = false;
2369
2370         /*
2371          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2372          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2373          * be using allocators in order of preference for an area that is
2374          * too large.
2375          */
2376         if (order >= MAX_ORDER) {
2377                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2378                 return NULL;
2379         }
2380
2381         /*
2382          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2383          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2384          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2385          * using a larger set of nodes after it has established that the
2386          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2387          * over allocated.
2388          */
2389         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2390                 goto nopage;
2391
2392 restart:
2393         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2394                                         zone_idx(preferred_zone));
2395
2396         /*
2397          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2398          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2399          * to how we want to proceed.
2400          */
2401         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2402
2403         /*
2404          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2405          * cpusets.
2406          */
2407         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2408                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2409                                         &preferred_zone);
2410
2411 rebalance:
2412         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2413         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2414                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2415                         preferred_zone, migratetype);
2416         if (page)
2417                 goto got_pg;
2418
2419         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2420         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2421                 /*
2422                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2423                  * the allocation is high priority and these type of
2424                  * allocations are system rather than user orientated
2425                  */
2426                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2427
2428                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2429                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2430                                 preferred_zone, migratetype);
2431                 if (page) {
2432                         goto got_pg;
2433                 }
2434         }
2435
2436         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2437         if (!wait)
2438                 goto nopage;
2439
2440         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2441         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2442                 goto nopage;
2443
2444         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2445         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2446                 goto nopage;
2447
2448         /*
2449          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2450          * attempts after direct reclaim are synchronous
2451          */
2452         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2453                                         zonelist, high_zoneidx,
2454                                         nodemask,
2455                                         alloc_flags, preferred_zone,
2456                                         migratetype, sync_migration,
2457                                         &contended_compaction,
2458                                         &deferred_compaction,
2459                                         &did_some_progress);
2460         if (page)
2461                 goto got_pg;
2462         sync_migration = true;
2463
2464         /*
2465          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2466          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2467          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2468          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2469          */
2470         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2471             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2472                 goto nopage;
2473
2474         /* Try direct reclaim and then allocating */
2475         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2476                                         zonelist, high_zoneidx,
2477                                         nodemask,
2478                                         alloc_flags, preferred_zone,
2479                                         migratetype, &did_some_progress);
2480         if (page)
2481                 goto got_pg;
2482
2483         /*
2484          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2485          * running out of options and have to consider going OOM
2486          */
2487         if (!did_some_progress) {
2488                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2489                         if (oom_killer_disabled)
2490                                 goto nopage;
2491                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2492                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2493                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2494                                 goto nopage;
2495                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2496                                         zonelist, high_zoneidx,
2497                                         nodemask, preferred_zone,
2498                                         migratetype);
2499                         if (page)
2500                                 goto got_pg;
2501
2502                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2503                                 /*
2504                                  * The oom killer is not called for high-order
2505                                  * allocations that may fail, so if no progress
2506                                  * is being made, there are no other options and
2507                                  * retrying is unlikely to help.
2508                                  */
2509                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2510                                         goto nopage;
2511                                 /*
2512                                  * The oom killer is not called for lowmem
2513                                  * allocations to prevent needlessly killing
2514                                  * innocent tasks.
2515                                  */
2516                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2517                                         goto nopage;
2518                         }
2519
2520                         goto restart;
2521                 }
2522         }
2523
2524         /* Check if we should retry the allocation */
2525         pages_reclaimed += did_some_progress;
2526         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2527                                                 pages_reclaimed)) {
2528                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2529                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2530                 goto rebalance;
2531         } else {
2532                 /*
2533                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2534                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2535                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2536                  */
2537                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2538                                         zonelist, high_zoneidx,
2539                                         nodemask,
2540                                         alloc_flags, preferred_zone,
2541                                         migratetype, sync_migration,
2542                                         &contended_compaction,
2543                                         &deferred_compaction,
2544                                         &did_some_progress);
2545                 if (page)
2546                         goto got_pg;
2547         }
2548
2549 nopage:
2550         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2551         return page;
2552 got_pg:
2553         if (kmemcheck_enabled)
2554                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2555
2556         return page;
2557 }
2558
2559 /*
2560  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2561  */
2562 struct page *
2563 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2564                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2565 {
2566         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2567         struct zone *preferred_zone;
2568         struct page *page = NULL;
2569         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2570         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2571         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2572
2573         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2574
2575         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2576
2577         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2578
2579         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2580                 return NULL;
2581
2582         /*
2583          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2584          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2585          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2586          */
2587         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2588                 return NULL;
2589
2590 retry_cpuset:
2591         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2592
2593         /* The preferred zone is used for statistics later */
2594         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2595                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2596                                 &preferred_zone);
2597         if (!preferred_zone)
2598                 goto out;
2599
2600 #ifdef CONFIG_CMA
2601         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2602                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2603 #endif
2604         /* First allocation attempt */
2605         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2606                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2607                         preferred_zone, migratetype);
2608         if (unlikely(!page))
2609                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2610                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2611                                 preferred_zone, migratetype);
2612
2613         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2614
2615 out:
2616         /*
2617          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2618          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2619          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2620          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2621          */
2622         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2623                 goto retry_cpuset;
2624
2625         return page;
2626 }
2627 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2628
2629 /*
2630  * Common helper functions.
2631  */
2632 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2633 {
2634         struct page *page;
2635
2636         /*
2637          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2638          * a highmem page
2639          */
2640         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2641
2642         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2643         if (!page)
2644                 return 0;
2645         return (unsigned long) page_address(page);
2646 }
2647 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2648
2649 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2650 {
2651         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2654
2655 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2656 {
2657         if (put_page_testzero(page)) {
2658                 if (order == 0)
2659                         free_hot_cold_page(page, 0);
2660                 else
2661                         __free_pages_ok(page, order);
2662         }
2663 }
2664
2665 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2666
2667 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2668 {
2669         if (addr != 0) {
2670                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2671                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2672         }
2673 }
2674
2675 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2676
2677 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2678 {
2679         if (addr) {
2680                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2681                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2682
2683                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2684                 while (used < alloc_end) {
2685                         free_page(used);
2686                         used += PAGE_SIZE;
2687                 }
2688         }
2689         return (void *)addr;
2690 }
2691
2692 /**
2693  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2694  * @size: the number of bytes to allocate
2695  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2696  *
2697  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2698  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2699  * allocate memory in power-of-two pages.
2700  *
2701  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2702  *
2703  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2704  */
2705 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2706 {
2707         unsigned int order = get_order(size);
2708         unsigned long addr;
2709
2710         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2711         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2712 }
2713 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2714
2715 /**
2716  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2717  *                         pages on a node.
2718  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2719  * @size: the number of bytes to allocate
2720  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2721  *
2722  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2723  * back.
2724  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2725  * but is not exact.
2726  */
2727 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2728 {
2729         unsigned order = get_order(size);
2730         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2731         if (!p)
2732                 return NULL;
2733         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2734 }
2735 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2736
2737 /**
2738  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2739  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2740  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2741  *
2742  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2743  */
2744 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2745 {
2746         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2747         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2748
2749         while (addr < end) {
2750                 free_page(addr);
2751                 addr += PAGE_SIZE;
2752         }
2753 }
2754 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2755
2756 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2757 {
2758         struct zoneref *z;
2759         struct zone *zone;
2760
2761         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2762         unsigned int sum = 0;
2763
2764         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2765
2766         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2767                 unsigned long size = zone->present_pages;
2768                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2769                 if (size > high)
2770                         sum += size - high;
2771         }
2772
2773         return sum;
2774 }
2775
2776 /*
2777  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2778  */
2779 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2780 {
2781         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2782 }
2783 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2784
2785 /*
2786  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2787  */
2788 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2789 {
2790         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2791 }
2792
2793 static inline void show_node(struct zone *zone)
2794 {
2795         if (NUMA_BUILD)
2796                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2797 }
2798
2799 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2800 {
2801         val->totalram = totalram_pages;
2802         val->sharedram = 0;
2803         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2804         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2805         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2806         val->freehigh = nr_free_highpages();
2807         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2808 }
2809
2810 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2811
2812 #ifdef CONFIG_NUMA
2813 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2814 {
2815         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2816
2817         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2818         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2819 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2820         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2821         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2822                         NR_FREE_PAGES);
2823 #else
2824         val->totalhigh = 0;
2825         val->freehigh = 0;
2826 #endif
2827         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2828 }
2829 #endif
2830
2831 /*
2832  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2833  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2834  */
2835 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2836 {
2837         bool ret = false;
2838         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2839
2840         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2841                 goto out;
2842
2843         do {
2844                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2845                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2846         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2847 out:
2848         return ret;
2849 }
2850
2851 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2852
2853 /*
2854  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2855  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2856  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2857  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2858  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2859  */
2860 void show_free_areas(unsigned int filter)
2861 {
2862         int cpu;
2863         struct zone *zone;
2864
2865         for_each_populated_zone(zone) {
2866                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2867                         continue;
2868                 show_node(zone);
2869                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2870
2871                 for_each_online_cpu(cpu) {
2872                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2873
2874                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2875
2876                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2877                                cpu, pageset->pcp.high,
2878                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2879                 }
2880         }
2881
2882         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2883                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2884                 " unevictable:%lu"
2885                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2886                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2887                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2888                 " free_cma:%lu\n",
2889                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2890                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2891                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2892                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2893                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2894                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2895                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2896                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2897                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2898                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2899                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2900                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2901                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2902                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2903                 global_page_state(NR_SHMEM),
2904                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2905                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2906                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2907
2908         for_each_populated_zone(zone) {
2909                 int i;
2910
2911                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2912                         continue;
2913                 show_node(zone);
2914                 printk("%s"
2915                         " free:%lukB"
2916                         " min:%lukB"
2917                         " low:%lukB"
2918                         " high:%lukB"
2919                         " active_anon:%lukB"
2920                         " inactive_anon:%lukB"
2921                         " active_file:%lukB"
2922                         " inactive_file:%lukB"
2923                         " unevictable:%lukB"
2924                         " isolated(anon):%lukB"
2925                         " isolated(file):%lukB"
2926                         " present:%lukB"
2927                         " mlocked:%lukB"
2928                         " dirty:%lukB"
2929                         " writeback:%lukB"
2930                         " mapped:%lukB"
2931                         " shmem:%lukB"
2932                         " slab_reclaimable:%lukB"
2933                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2934                         " kernel_stack:%lukB"
2935                         " pagetables:%lukB"
2936                         " unstable:%lukB"
2937                         " bounce:%lukB"
2938                         " free_cma:%lukB"
2939                         " writeback_tmp:%lukB"
2940                         " pages_scanned:%lu"
2941                         " all_unreclaimable? %s"
2942                         "\n",
2943                         zone->name,
2944                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2945                         K(min_wmark_pages(zone)),
2946                         K(low_wmark_pages(zone)),
2947                         K(high_wmark_pages(zone)),
2948                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2949                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2950                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2951                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2952                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2953                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2954                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2955                         K(zone->present_pages),
2956                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2957                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2958                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2959                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2960                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2961                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2962                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2963                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2964                                 THREAD_SIZE / 1024,
2965                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2966                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2967                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2968                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2969                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2970                         zone->pages_scanned,
2971                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2972                         );
2973                 printk("lowmem_reserve[]:");
2974                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2975                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2976                 printk("\n");
2977         }
2978
2979         for_each_populated_zone(zone) {
2980                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2981
2982                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2983                         continue;
2984                 show_node(zone);
2985                 printk("%s: ", zone->name);
2986
2987                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2988                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2989                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2990                         total += nr[order] << order;
2991                 }
2992                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2993                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2994                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2995                 printk("= %lukB\n", K(total));
2996         }
2997
2998         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2999
3000         show_swap_cache_info();
3001 }
3002
3003 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3004 {
3005         zoneref->zone = zone;
3006         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3007 }
3008
3009 /*
3010  * Builds allocation fallback zone lists.
3011  *
3012  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3013  */
3014 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3015                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3016 {
3017         struct zone *zone;
3018
3019         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3020         zone_type++;
3021
3022         do {
3023                 zone_type--;
3024                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3025                 if (populated_zone(zone)) {
3026                         zoneref_set_zone(zone,
3027                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3028                         check_highest_zone(zone_type);
3029                 }
3030
3031         } while (zone_type);
3032         return nr_zones;
3033 }
3034
3035
3036 /*
3037  *  zonelist_order:
3038  *  0 = automatic detection of better ordering.
3039  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3040  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3041  *
3042  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3043  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3044  */
3045 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3046 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3047 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3048
3049 /* zonelist order in the kernel.
3050  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3051  */
3052 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3053 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3054
3055
3056 #ifdef CONFIG_NUMA
3057 /* The value user specified ....changed by config */
3058 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3059 /* string for sysctl */
3060 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3061 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3062
3063 /*
3064  * interface for configure zonelist ordering.
3065  * command line option "numa_zonelist_order"
3066  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3067  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3068  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3069  */
3070
3071 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3072 {
3073         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3074                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3075         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3076                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3077         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3078                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3079         } else {
3080                 printk(KERN_WARNING
3081                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3082                         "%s\n", s);
3083                 return -EINVAL;
3084         }
3085         return 0;
3086 }
3087
3088 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3089 {
3090         int ret;
3091
3092         if (!s)
3093                 return 0;
3094
3095         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3096         if (ret == 0)
3097                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3098
3099         return ret;
3100 }
3101 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3102
3103 /*
3104  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3105  */
3106 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3107                 void __user *buffer, size_t *length,
3108                 loff_t *ppos)
3109 {
3110         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3111         int ret;
3112         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3113
3114         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3115         if (write)
3116                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3117         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3118         if (ret)
3119                 goto out;
3120         if (write) {
3121                 int oldval = user_zonelist_order;
3122                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3123                         /*
3124                          * bogus value.  restore saved string
3125                          */
3126                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3127                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3128                         user_zonelist_order = oldval;
3129                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3130                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3131                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3132                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3133                 }
3134         }
3135 out:
3136         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3137         return ret;
3138 }
3139
3140
3141 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3142 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3143
3144 /**
3145  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3146  * @node: node whose fallback list we're appending
3147  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3148  *
3149  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3150  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3151  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3152  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3153  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3154  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3155  * on them otherwise.
3156  * It returns -1 if no node is found.
3157  */
3158 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3159 {
3160         int n, val;
3161         int min_val = INT_MAX;
3162         int best_node = -1;
3163         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3164
3165         /* Use the local node if we haven't already */
3166         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3167                 node_set(node, *used_node_mask);
3168                 return node;
3169         }
3170
3171         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3172
3173                 /* Don't want a node to appear more than once */
3174                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3175                         continue;
3176
3177                 /* Use the distance array to find the distance */
3178                 val = node_distance(node, n);
3179
3180                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3181                 val += (n < node);
3182
3183                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3184                 tmp = cpumask_of_node(n);
3185                 if (!cpumask_empty(tmp))
3186                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3187
3188                 /* Slight preference for less loaded node */
3189                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3190                 val += node_load[n];
3191
3192                 if (val < min_val) {
3193                         min_val = val;
3194                         best_node = n;
3195                 }
3196         }
3197
3198         if (best_node >= 0)
3199                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3200
3201         return best_node;
3202 }
3203
3204
3205 /*
3206  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3207  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3208  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3209  */
3210 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3211 {
3212         int j;
3213         struct zonelist *zonelist;
3214
3215         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3216         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3217                 ;
3218         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3219                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3220         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3221         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3222 }
3223
3224 /*
3225  * Build gfp_thisnode zonelists
3226  */
3227 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3228 {
3229         int j;
3230         struct zonelist *zonelist;
3231
3232         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3233         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3234         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3235         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3240  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3241  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3242  * may still exist in local DMA zone.
3243  */
3244 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3245
3246 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3247 {
3248         int pos, j, node;
3249         int zone_type;          /* needs to be signed */
3250         struct zone *z;
3251         struct zonelist *zonelist;
3252
3253         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3254         pos = 0;
3255         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3256                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3257                         node = node_order[j];
3258                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3259                         if (populated_zone(z)) {
3260                                 zoneref_set_zone(z,
3261                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3262                                 check_highest_zone(zone_type);
3263                         }
3264                 }
3265         }
3266         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3267         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3268 }
3269
3270 static int default_zonelist_order(void)
3271 {
3272         int nid, zone_type;
3273         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3274         struct zone *z;
3275         int average_size;
3276         /*
3277          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3278          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3279          * into OOM very easily.
3280          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3281          */
3282         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3283         low_kmem_size = 0;
3284         total_size = 0;
3285         for_each_online_node(nid) {
3286                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3287                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3288                         if (populated_zone(z)) {
3289                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3290                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3291                                 total_size += z->present_pages;
3292                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3293                                 /*
3294                                  * If any node has only lowmem, then node order
3295                                  * is preferred to allow kernel allocations
3296                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3297                                  * on other nodes when there is an abundance of
3298                                  * lowmem available to allocate from.
3299                                  */
3300                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3301                         }
3302                 }
3303         }
3304         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3305             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3306                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3307         /*
3308          * look into each node's config.
3309          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3310          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3311          */
3312         average_size = total_size /
3313                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3314         for_each_online_node(nid) {
3315                 low_kmem_size = 0;
3316                 total_size = 0;
3317                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3318                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3319                         if (populated_zone(z)) {
3320                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3321                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3322                                 total_size += z->present_pages;
3323                         }
3324                 }
3325                 if (low_kmem_size &&
3326                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3327                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3328                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3329         }
3330         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3331 }
3332
3333 static void set_zonelist_order(void)
3334 {
3335         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3336                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3337         else
3338                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3339 }
3340
3341 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3342 {
3343         int j, node, load;
3344         enum zone_type i;
3345         nodemask_t used_mask;
3346         int local_node, prev_node;
3347         struct zonelist *zonelist;
3348         int order = current_zonelist_order;
3349
3350         /* initialize zonelists */
3351         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3352                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3353                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3354                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3355         }
3356
3357         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3358         local_node = pgdat->node_id;
3359         load = nr_online_nodes;
3360         prev_node = local_node;
3361         nodes_clear(used_mask);
3362
3363         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3364         j = 0;
3365
3366         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3367                 int distance = node_distance(local_node, node);
3368
3369                 /*
3370                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3371                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3372                  */
3373                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3374                         zone_reclaim_mode = 1;
3375
3376                 /*
3377                  * We don't want to pressure a particular node.
3378                  * So adding penalty to the first node in same
3379                  * distance group to make it round-robin.
3380                  */
3381                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3382                         node_load[node] = load;
3383
3384                 prev_node = node;
3385                 load--;
3386                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3387                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3388                 else
3389                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3390         }
3391
3392         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3393                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3394                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3395         }
3396
3397         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3398 }
3399
3400 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3401 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3402 {
3403         struct zonelist *zonelist;
3404         struct zonelist_cache *zlc;
3405         struct zoneref *z;
3406
3407         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3408         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3409         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3410         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3411                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3412 }
3413
3414 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3415 /*
3416  * Return node id of node used for "local" allocations.
3417  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3418  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3419  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3420  */
3421 int local_memory_node(int node)
3422 {
3423         struct zone *zone;
3424
3425         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3426                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3427                                    NULL,
3428                                    &zone);
3429         return zone->node;
3430 }
3431 #endif
3432
3433 #else   /* CONFIG_NUMA */
3434
3435 static void set_zonelist_order(void)
3436 {
3437         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3438 }
3439
3440 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3441 {
3442         int node, local_node;
3443         enum zone_type j;
3444         struct zonelist *zonelist;
3445
3446         local_node = pgdat->node_id;
3447
3448         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3449         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3450
3451         /*
3452          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3453          * of all the other nodes.
3454          * We don't want to pressure a particular node, so when
3455          * building the zones for node N, we make sure that the
3456          * zones coming right after the local ones are those from
3457          * node N+1 (modulo N)
3458          */
3459         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3460                 if (!node_online(node))
3461                         continue;
3462                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3463                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3464         }
3465         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3466                 if (!node_online(node))
3467                         continue;
3468                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3469                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3470         }
3471
3472         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3473         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3474 }
3475
3476 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3477 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3478 {
3479         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3480 }
3481
3482 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3483
3484 /*
3485  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3486  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3487  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3488  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3489  * with interrupts disabled.
3490  *
3491  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3492  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3493  * hotplugged processors.
3494  *
3495  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3496  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3497  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3498  */
3499 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3500 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3501 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3502
3503 /*
3504  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3505  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3506  */
3507 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3508
3509 /* return values int ....just for stop_machine() */
3510 static int __build_all_zonelists(void *data)
3511 {
3512         int nid;
3513         int cpu;
3514         pg_data_t *self = data;
3515
3516 #ifdef CONFIG_NUMA
3517         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3518 #endif
3519
3520         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3521                 build_zonelists(self);
3522                 build_zonelist_cache(self);
3523         }
3524
3525         for_each_online_node(nid) {
3526                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3527
3528                 build_zonelists(pgdat);
3529                 build_zonelist_cache(pgdat);
3530         }
3531
3532         /*
3533          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3534          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3535          * each zone will be allocated later when the per cpu
3536          * allocator is available.
3537          *
3538          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3539          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3540          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3541          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3542          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3543          * (a chicken-egg dilemma).
3544          */
3545         for_each_possible_cpu(cpu) {
3546                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3547
3548 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3549                 /*
3550                  * We now know the "local memory node" for each node--
3551                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3552                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3553                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3554                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3555                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3556                  */
3557                 if (cpu_online(cpu))
3558                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3559 #endif
3560         }
3561
3562         return 0;
3563 }
3564
3565 /*
3566  * Called with zonelists_mutex held always
3567  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3568  */
3569 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3570 {
3571         set_zonelist_order();
3572
3573         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3574                 __build_all_zonelists(NULL);
3575                 mminit_verify_zonelist();
3576                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3577         } else {
3578                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3579                    of zonelist */
3580 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3581                 if (zone)
3582                         setup_zone_pageset(zone);
3583 #endif
3584                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3585                 /* cpuset refresh routine should be here */
3586         }
3587         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3588         /*
3589          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3590          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3591          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3592          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3593          * disabled and enable it later
3594          */
3595         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3596                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3597         else
3598                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3599
3600         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3601                 "Total pages: %ld\n",
3602                         nr_online_nodes,
3603                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3604                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3605                         vm_total_pages);
3606 #ifdef CONFIG_NUMA
3607         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3608 #endif
3609 }
3610
3611 /*
3612  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3613  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3614  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3615  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3616  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3617  * conservative, even though it seems large.
3618  *
3619  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3620  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3621  */
3622 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3623
3624 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3625 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3626 {
3627         unsigned long size = 1;
3628
3629         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3630
3631         while (size < pages)
3632                 size <<= 1;
3633
3634         /*
3635          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3636          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3637          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3638          */
3639         size = min(size, 4096UL);
3640
3641         return max(size, 4UL);
3642 }
3643 #else
3644 /*
3645  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3646  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3647  *
3648  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3649  *
3650  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3651  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3652  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3653  *
3654  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3655  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3656  *
3657  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3658  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3659  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3660  */
3661 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3662 {
3663         return 4096UL;
3664 }
3665 #endif
3666
3667 /*
3668  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3669  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3670  * hash function before the remainder is taken.
3671  */
3672 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3673 {
3674         return ffz(~size);
3675 }
3676
3677 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3678
3679 /*
3680  * Check if a pageblock contains reserved pages
3681  */
3682 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3683 {
3684         unsigned long pfn;
3685
3686         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3687                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3688                         return 1;
3689         }
3690         return 0;
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3695  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3696  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3697  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3698  * blocks as reclaim kicks in
3699  */
3700 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3701 {
3702         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3703         struct page *page;
3704         unsigned long block_migratetype;
3705         int reserve;
3706
3707         /*
3708          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3709          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3710          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3711          * the block.
3712          */
3713         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3714         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3715         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3716         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3717                                                         pageblock_order;
3718
3719         /*
3720          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3721          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3722          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3723          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3724          * future allocation of hugepages at runtime.
3725          */
3726         reserve = min(2, reserve);
3727
3728         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3729                 if (!pfn_valid(pfn))
3730                         continue;
3731                 page = pfn_to_page(pfn);
3732
3733                 /* Watch out for overlapping nodes */
3734                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3735                         continue;
3736
3737                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3738
3739                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3740                 if (reserve > 0) {
3741                         /*
3742                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3743                          * them.
3744                          */
3745                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3746                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3747                                 continue;
3748
3749                         /* If this block is reserved, account for it */
3750                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3751                                 reserve--;
3752                                 continue;
3753                         }
3754
3755                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3756                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3757                                 set_pageblock_migratetype(page,
3758                                                         MIGRATE_RESERVE);
3759                                 move_freepages_block(zone, page,
3760                                                         MIGRATE_RESERVE);
3761                                 reserve--;
3762                                 continue;
3763                         }
3764                 }
3765
3766                 /*
3767                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3768                  * take it back
3769                  */
3770                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3771                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3772                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3773                 }
3774         }
3775 }
3776
3777 /*
3778  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3779  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3780  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3781  */
3782 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3783                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3784 {
3785         struct page *page;
3786         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3787         unsigned long pfn;
3788         struct zone *z;
3789
3790         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3791                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3792
3793         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3794         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3795                 /*
3796                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3797                  * handed to this function.  They do not
3798                  * exist on hotplugged memory.
3799                  */
3800                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3801                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3802                                 continue;
3803                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3804                                 continue;
3805                 }
3806                 page = pfn_to_page(pfn);
3807                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3808                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3809                 init_page_count(page);
3810                 reset_page_mapcount(page);
3811                 SetPageReserved(page);
3812                 /*
3813                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3814                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3815                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3816                  * the address space during boot when many long-lived
3817                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3818                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3819                  * setup_zone_migrate_reserve()
3820                  *
3821                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3822                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3823                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3824                  * pfn out of zone.
3825                  */
3826                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3827                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3828                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3829                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3830
3831                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3832 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3833                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3834                 if (!is_highmem_idx(zone))
3835                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3836 #endif
3837         }
3838 }
3839
3840 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3841 {
3842         int order, t;
3843         for_each_migratetype_order(order, t) {
3844                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3845                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3846         }
3847 }
3848
3849 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3850 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3851         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3852 #endif
3853
3854 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3855 {
3856 #ifdef CONFIG_MMU
3857         int batch;
3858
3859         /*
3860          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3861          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3862          *
3863          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3864          */
3865         batch = zone->present_pages / 1024;
3866         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3867                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3868         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3869         if (batch < 1)
3870                 batch = 1;
3871
3872         /*
3873          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3874          * of 2 value was found to be more likely to have
3875          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3876          *
3877          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3878          * batches of pages, one task can end up with a lot
3879          * of pages of one half of the possible page colors
3880          * and the other with pages of the other colors.
3881          */
3882         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3883
3884         return batch;
3885
3886 #else
3887         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3888          * conditions.
3889          *
3890          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3891          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3892          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3893          *
3894          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3895          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3896          * can be a significant delay between the individual batches being
3897          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3898          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3899          */
3900         return 0;
3901 #endif
3902 }
3903
3904 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3905 {
3906         struct per_cpu_pages *pcp;
3907         int migratetype;
3908
3909         memset(p, 0, sizeof(*p));
3910
3911         pcp = &p->pcp;
3912         pcp->count = 0;
3913         pcp->high = 6 * batch;
3914         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3915         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3916                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3921  * to the value high for the pageset p.
3922  */
3923
3924 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3925                                 unsigned long high)
3926 {
3927         struct per_cpu_pages *pcp;
3928
3929         pcp = &p->pcp;
3930         pcp->high = high;
3931         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3932         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3933                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3934 }
3935
3936 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3937 {
3938         int cpu;
3939
3940         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3941
3942         for_each_possible_cpu(cpu) {
3943                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3944
3945                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3946
3947                 if (percpu_pagelist_fraction)
3948                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3949                                 (zone->present_pages /
3950                                         percpu_pagelist_fraction));
3951         }
3952 }
3953
3954 /*
3955  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3956  * Before this call only boot pagesets were available.
3957  */
3958 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3959 {
3960         struct zone *zone;
3961
3962         for_each_populated_zone(zone)
3963                 setup_zone_pageset(zone);
3964 }
3965
3966 static noinline __init_refok
3967 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3968 {
3969         int i;
3970         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3971         size_t alloc_size;
3972
3973         /*
3974          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3975          * per zone.
3976          */
3977         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3978                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3979         zone->wait_table_bits =
3980                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3981         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3982                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3983
3984         if (!slab_is_available()) {
3985                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3986                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3987         } else {
3988                 /*
3989                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3990                  * via memory hot-add.
3991                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3992                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3993                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3994                  * node itself as well.
3995                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3996                  * necessary.
3997                  */
3998                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3999         }
4000         if (!zone->wait_table)
4001                 return -ENOMEM;
4002
4003         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4004                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4005
4006         return 0;
4007 }
4008
4009 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4010 {
4011         /*
4012          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4013          * relies on the ability of the linker to provide the
4014          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4015          */
4016         zone->pageset = &boot_pageset;
4017
4018         if (zone->present_pages)
4019                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4020                         zone->name, zone->present_pages,
4021                                          zone_batchsize(zone));
4022 }
4023
4024 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4025                                         unsigned long zone_start_pfn,
4026                                         unsigned long size,
4027                                         enum memmap_context context)
4028 {
4029         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4030         int ret;
4031         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4032         if (ret)
4033                 return ret;
4034         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4035
4036         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4037
4038         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4039                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4040                         pgdat->node_id,
4041                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4042                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4043
4044         zone_init_free_lists(zone);
4045
4046         return 0;
4047 }
4048
4049 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4050 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4051 /*
4052  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4053  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4054  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4055  * alternative
4056  */
4057 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4058 {
4059         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4060         int i, nid;
4061
4062         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4063                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4064                         return nid;
4065         /* This is a memory hole */
4066         return -1;
4067 }
4068 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4069
4070 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4071 {
4072         int nid;
4073
4074         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4075         if (nid >= 0)
4076                 return nid;
4077         /* just returns 0 */
4078         return 0;
4079 }
4080
4081 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4082 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4083 {
4084         int nid;
4085
4086         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4087         if (nid >= 0 && nid != node)
4088                 return false;
4089         return true;
4090 }
4091 #endif
4092
4093 /**
4094  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4095  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4096  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4097  *
4098  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4099  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4100  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4101  */
4102 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4103 {
4104         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4105         int i, this_nid;
4106
4107         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4108                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4109                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4110
4111                 if (start_pfn < end_pfn)
4112                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4113                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4114                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4115         }
4116 }
4117
4118 /**
4119  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4120  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4121  *
4122  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4123  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4124  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4125  */
4126 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4127 {
4128         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4129         int i, this_nid;
4130
4131         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4132                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4133 }
4134
4135 /**
4136  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4137  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4138  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4139  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4140  *
4141  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4142  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4143  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4144  * PFNs will be 0.
4145  */
4146 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4147                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4148 {
4149         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4150         int i;
4151
4152         *start_pfn = -1UL;
4153         *end_pfn = 0;
4154
4155         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4156                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4157                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4158         }
4159
4160         if (*start_pfn == -1UL)
4161                 *start_pfn = 0;
4162 }
4163
4164 /*
4165  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4166  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4167  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4168  */
4169 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4170 {
4171         int zone_index;
4172         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4173                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4174                         continue;
4175
4176                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4177                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4178                         break;
4179         }
4180
4181         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4182         movable_zone = zone_index;
4183 }
4184
4185 /*
4186  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4187  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4188  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4189  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4190  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4191  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4192  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4193  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4194  */
4195 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4196                                         unsigned long zone_type,
4197                                         unsigned long node_start_pfn,
4198                                         unsigned long node_end_pfn,
4199                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4200                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4201 {
4202         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4203         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4204                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4205                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4206                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4207                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4208                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4209
4210                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4211                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4212                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4213                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4214
4215                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4216                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4217                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4218         }
4219 }
4220
4221 /*
4222  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4223  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4224  */
4225 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4226                                         unsigned long zone_type,
4227                                         unsigned long *ignored)
4228 {
4229         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4230         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4231
4232         /* Get the start and end of the node and zone */
4233         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4234         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4235         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4236         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4237                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4238                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4239
4240         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4241         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4242                 return 0;
4243
4244         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4245         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4246         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4247
4248         /* Return the spanned pages */
4249         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4250 }
4251
4252 /*
4253  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4254  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4255  */
4256 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4257                                 unsigned long range_start_pfn,
4258                                 unsigned long range_end_pfn)
4259 {
4260         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4261         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4262         int i;
4263
4264         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4265                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4266                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4267                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4268         }
4269         return nr_absent;
4270 }
4271
4272 /**
4273  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4274  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4275  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4276  *
4277  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4278  */
4279 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4280                                                         unsigned long end_pfn)
4281 {
4282         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4283 }
4284
4285 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4286 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4287                                         unsigned long zone_type,
4288                                         unsigned long *ignored)
4289 {
4290         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4291         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4292         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4293         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4294
4295         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4296         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4297         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4298
4299         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4300                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4301                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4302         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4303 }
4304
4305 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4306 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4307                                         unsigned long zone_type,
4308                                         unsigned long *zones_size)
4309 {
4310         return zones_size[zone_type];
4311 }
4312
4313 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4314                                                 unsigned long zone_type,
4315                                                 unsigned long *zholes_size)
4316 {
4317         if (!zholes_size)
4318                 return 0;
4319
4320         return zholes_size[zone_type];
4321 }
4322
4323 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4324
4325 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4326                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4327 {
4328         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4329         enum zone_type i;
4330
4331         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4332                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4333                                                                 zones_size);
4334         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4335
4336         realtotalpages = totalpages;
4337         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4338                 realtotalpages -=
4339                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4340                                                                 zholes_size);
4341         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4342         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4343                                                         realtotalpages);
4344 }
4345
4346 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4347 /*
4348  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4349  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4350  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4351  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4352  * bytes.
4353  */
4354 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4355 {
4356         unsigned long usemapsize;
4357
4358         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4359         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4360         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4361         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4362
4363         return usemapsize / 8;
4364 }
4365
4366 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4367                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4368 {
4369         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4370         zone->pageblock_flags = NULL;
4371         if (usemapsize)
4372                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4373                                                                    usemapsize);
4374 }
4375 #else
4376 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4377                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4378 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4379
4380 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4381
4382 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4383 void __init set_pageblock_order(void)
4384 {
4385         unsigned int order;
4386
4387         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4388         if (pageblock_order)
4389                 return;
4390
4391         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4392                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4393         else
4394                 order = MAX_ORDER - 1;
4395
4396         /*
4397          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4398          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4399          * powerpc.
4400          */
4401         pageblock_order = order;
4402 }
4403 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4404
4405 /*
4406  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4407  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4408  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4409  * the kernel config
4410  */
4411 void __init set_pageblock_order(void)
4412 {
4413 }
4414
4415 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4416
4417 /*
4418  * Set up the zone data structures:
4419  *   - mark all pages reserved
4420  *   - mark all memory queues empty
4421  *   - clear the memory bitmaps
4422  *
4423  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4424  */
4425 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4426                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4427 {
4428         enum zone_type j;
4429         int nid = pgdat->node_id;
4430         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4431         int ret;
4432
4433         pgdat_resize_init(pgdat);
4434         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4435         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4436         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4437
4438         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4439                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4440                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4441
4442                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4443                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4444                                                                 zholes_size);
4445
4446                 /*
4447                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4448                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4449                  * and per-cpu initialisations
4450                  */
4451                 memmap_pages =
4452                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4453                 if (realsize >= memmap_pages) {
4454                         realsize -= memmap_pages;
4455                         if (memmap_pages)
4456                                 printk(KERN_DEBUG
4457                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4458                                        zone_names[j], memmap_pages);
4459                 } else
4460                         printk(KERN_WARNING
4461                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4462                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4463
4464                 /* Account for reserved pages */
4465                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4466                         realsize -= dma_reserve;
4467                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4468                                         zone_names[0], dma_reserve);
4469                 }
4470
4471                 if (!is_highmem_idx(j))
4472                         nr_kernel_pages += realsize;
4473                 nr_all_pages += realsize;
4474
4475                 zone->spanned_pages = size;
4476                 zone->present_pages = realsize;
4477 #ifdef CONFIG_NUMA
4478                 zone->node = nid;
4479                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4480                                                 / 100;
4481                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4482 #endif
4483                 zone->name = zone_names[j];
4484                 spin_lock_init(&zone->lock);
4485                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4486                 zone_seqlock_init(zone);
4487                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4488
4489                 zone_pcp_init(zone);
4490                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4491                 if (!size)
4492                         continue;
4493
4494                 set_pageblock_order();
4495                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4496                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4497                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4498                 BUG_ON(ret);
4499                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4500                 zone_start_pfn += size;
4501         }
4502 }
4503
4504 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4505 {
4506         /* Skip empty nodes */
4507         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4508                 return;
4509
4510 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4511         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4512         if (!pgdat->node_mem_map) {
4513                 unsigned long size, start, end;
4514                 struct page *map;
4515
4516                 /*
4517                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4518                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4519                  * for the buddy allocator to function correctly.
4520                  */
4521                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4522                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4523                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4524                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4525                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4526                 if (!map)
4527                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4528                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4529         }
4530 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4531         /*
4532          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4533          */
4534         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4535                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4536 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4537                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4538                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4539 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4540         }
4541 #endif
4542 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4543 }
4544
4545 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4546                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4547 {
4548         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4549
4550         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4551         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4552
4553         pgdat->node_id = nid;
4554         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4555         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4556
4557         alloc_node_mem_map(pgdat);
4558 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4559         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4560                 nid, (unsigned long)pgdat,
4561                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4562 #endif
4563
4564         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4565 }
4566
4567 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4568
4569 #if MAX_NUMNODES > 1
4570 /*
4571  * Figure out the number of possible node ids.
4572  */
4573 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4574 {
4575         unsigned int node;
4576         unsigned int highest = 0;
4577
4578         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4579                 highest = node;
4580         nr_node_ids = highest + 1;
4581 }
4582 #else
4583 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4584 {
4585 }
4586 #endif
4587
4588 /**
4589  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4590  *
4591  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4592  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4593  * all the nodes.
4594  *
4595  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4596  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4597  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4598  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4599  *
4600  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4601  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4602  * populated node map.
4603  *
4604  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4605  * requirement (single node).
4606  */
4607 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4608 {
4609         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4610         unsigned long start, end, mask;
4611         int last_nid = -1;
4612         int i, nid;
4613
4614         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4615                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4616                         last_nid = nid;
4617                         last_end = end;
4618                         continue;
4619                 }
4620
4621                 /*
4622                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4623                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4624                  * too coarse to separate the current node from the last.
4625                  */
4626                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4627                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4628                         mask <<= 1;
4629
4630                 /* accumulate all internode masks */
4631                 accl_mask |= mask;
4632         }
4633
4634         /* convert mask to number of pages */
4635         return ~accl_mask + 1;
4636 }
4637
4638 /* Find the lowest pfn for a node */
4639 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4640 {
4641         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4642         unsigned long start_pfn;
4643         int i;
4644
4645         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4646                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4647
4648         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4649                 printk(KERN_WARNING
4650                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4651                 return 0;
4652         }
4653
4654         return min_pfn;
4655 }
4656
4657 /**
4658  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4659  *
4660  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4661  * add_active_range().
4662  */
4663 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4664 {
4665         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4666 }
4667
4668 /*
4669  * early_calculate_totalpages()
4670  * Sum pages in active regions for movable zone.
4671  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4672  */
4673 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4674 {
4675         unsigned long totalpages = 0;
4676         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4677         int i, nid;
4678
4679         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4680                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4681
4682                 totalpages += pages;
4683                 if (pages)
4684                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4685         }
4686         return totalpages;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4691  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4692  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4693  * others
4694  */
4695 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4696 {
4697         int i, nid;
4698         unsigned long usable_startpfn;
4699         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4700         /* save the state before borrow the nodemask */
4701         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4702         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4703         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4704
4705         /*
4706          * If movablecore was specified, calculate what size of
4707          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4708          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4709          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4710          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4711          * what movablecore would have allowed.
4712          */
4713         if (required_movablecore) {
4714                 unsigned long corepages;
4715
4716                 /*
4717                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4718                  * was requested by the user
4719                  */
4720                 required_movablecore =
4721                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4722                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4723
4724                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4725         }
4726
4727         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4728         if (!required_kernelcore)
4729                 goto out;
4730
4731         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4732         find_usable_zone_for_movable();
4733         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4734
4735 restart:
4736         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4737         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4738         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4739                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4740
4741                 /*
4742                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4743                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4744                  * amount of memory for the kernel
4745                  */
4746                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4747                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4748
4749                 /*
4750                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4751                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4752                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4753                  */
4754                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4755
4756                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4757                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4758                         unsigned long size_pages;
4759
4760                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4761                         if (start_pfn >= end_pfn)
4762                                 continue;
4763
4764                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4765                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4766                                 unsigned long kernel_pages;
4767                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4768                                                                 - start_pfn;
4769
4770                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4771                                                         kernelcore_remaining);
4772                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4773                                                         required_kernelcore);
4774
4775                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4776                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4777
4778                                         /*
4779                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4780                                          * that if we have to rebalance
4781                                          * kernelcore across nodes, we will
4782                                          * not double account here
4783                                          */
4784                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4785                                         continue;
4786                                 }
4787                                 start_pfn = usable_startpfn;
4788                         }
4789
4790                         /*
4791                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4792                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4793                          * number of pages used as kernelcore
4794                          */
4795                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4796                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4797                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4798                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4799
4800                         /*
4801                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4802                          * break if the kernelcore for this node has been
4803                          * satisified
4804                          */
4805                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4806                                                                 size_pages);
4807                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4808                         if (!kernelcore_remaining)
4809                                 break;
4810                 }
4811         }
4812
4813         /*
4814          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4815          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4816          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4817          * satisified
4818          */
4819         usable_nodes--;
4820         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4821                 goto restart;
4822
4823         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4824         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4825                 zone_movable_pfn[nid] =
4826                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4827
4828 out:
4829         /* restore the node_state */
4830         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4831 }
4832
4833 /* Any regular memory on that node ? */
4834 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4835 {
4836 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4837         enum zone_type zone_type;
4838
4839         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4840                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4841                 if (zone->present_pages) {
4842                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4843                         break;
4844                 }
4845         }
4846 #endif
4847 }
4848
4849 /**
4850  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4851  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4852  *
4853  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4854  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4855  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4856  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4857  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4858  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4859  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4860  * at arch_max_dma_pfn.
4861  */
4862 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4863 {
4864         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4865         int i, nid;
4866
4867         /* Record where the zone boundaries are */
4868         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4869                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4870         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4871                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4872         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4873         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4874         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4875                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4876                         continue;
4877                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4878                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4879                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4880                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4881         }
4882         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4883         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4884
4885         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4886         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4887         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4888
4889         /* Print out the zone ranges */
4890         printk("Zone ranges:\n");
4891         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4892                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4893                         continue;
4894                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4895                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4896                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4897                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4898                 else
4899                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4900                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4901                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4902                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4903         }
4904
4905         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4906         printk("Movable zone start for each node\n");
4907         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4908                 if (zone_movable_pfn[i])
4909                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4910                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4911         }
4912
4913         /* Print out the early node map */
4914         printk("Early memory node ranges\n");
4915         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4916                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4917                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4918
4919         /* Initialise every node */
4920         mminit_verify_pageflags_layout();
4921         setup_nr_node_ids();
4922         for_each_online_node(nid) {
4923                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4924                 free_area_init_node(nid, NULL,
4925                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4926
4927                 /* Any memory on that node */
4928                 if (pgdat->node_present_pages)
4929                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4930                 check_for_regular_memory(pgdat);
4931         }
4932 }
4933
4934 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4935 {
4936         unsigned long long coremem;
4937         if (!p)
4938                 return -EINVAL;
4939
4940         coremem = memparse(p, &p);
4941         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4942
4943         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4944         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4945
4946         return 0;
4947 }
4948
4949 /*
4950  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4951  * cannot be reclaimed or migrated.
4952  */
4953 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4954 {
4955         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4956 }
4957
4958 /*
4959  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4960  * can be reclaimed or migrated.
4961  */
4962 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4963 {
4964         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4965 }
4966
4967 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4968 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4969
4970 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4971
4972 /**
4973  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4974  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4975  *
4976  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4977  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4978  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4979  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4980  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4981  * smaller per-cpu batchsize.
4982  */
4983 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4984 {
4985         dma_reserve = new_dma_reserve;
4986 }
4987
4988 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4989 {
4990         free_area_init_node(0, zones_size,
4991                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4992 }
4993
4994 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4995                                  unsigned long action, void *hcpu)
4996 {
4997         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4998
4999         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5000                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5001                 drain_pages(cpu);
5002
5003                 /*
5004                  * Spill the event counters of the dead processor
5005                  * into the current processors event counters.
5006                  * This artificially elevates the count of the current
5007                  * processor.
5008                  */
5009                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5010
5011                 /*
5012                  * Zero the differential counters of the dead processor
5013                  * so that the vm statistics are consistent.
5014                  *
5015                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5016                  * race with what we are doing.
5017                  */
5018                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5019         }
5020         return NOTIFY_OK;
5021 }
5022
5023 void __init page_alloc_init(void)
5024 {
5025         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5026 }
5027
5028 /*
5029  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5030  *      or min_free_kbytes changes.
5031  */
5032 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5033 {
5034         struct pglist_data *pgdat;
5035         unsigned long reserve_pages = 0;
5036         enum zone_type i, j;
5037
5038         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5039                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5040                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5041                         unsigned long max = 0;
5042
5043                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5044                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5045                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5046                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5047                         }
5048
5049                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5050                         max += high_wmark_pages(zone);
5051
5052                         if (max > zone->present_pages)
5053                                 max = zone->present_pages;
5054                         reserve_pages += max;
5055                         /*
5056                          * Lowmem reserves are not available to
5057                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5058                          * kswapd tries to balance zones to their high
5059                          * watermark.  As a result, neither should be
5060                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5061                          * situation where reclaim has to clean pages
5062                          * in order to balance the zones.
5063                          */
5064                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5065                 }
5066         }
5067         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5068         totalreserve_pages = reserve_pages;
5069 }
5070
5071 /*
5072  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5073  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5074  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5075  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5076  */
5077 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5078 {
5079         struct pglist_data *pgdat;
5080         enum zone_type j, idx;
5081
5082         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5083                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5084                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5085                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5086
5087                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5088
5089                         idx = j;
5090                         while (idx) {
5091                                 struct zone *lower_zone;
5092
5093                                 idx--;
5094
5095                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5096                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5097
5098                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5099                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5100                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5101                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5102                         }
5103                 }
5104         }
5105
5106         /* update totalreserve_pages */
5107         calculate_totalreserve_pages();
5108 }
5109
5110 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5111 {
5112         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5113         unsigned long lowmem_pages = 0;
5114         struct zone *zone;
5115         unsigned long flags;
5116
5117         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5118         for_each_zone(zone) {
5119                 if (!is_highmem(zone))
5120                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5121         }
5122
5123         for_each_zone(zone) {
5124                 u64 tmp;
5125
5126                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5127                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5128                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5129                 if (is_highmem(zone)) {
5130                         /*
5131                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5132                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5133                          * value here.
5134                          *
5135                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5136                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5137                          * not be capped for highmem.
5138                          */
5139                         int min_pages;
5140
5141                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5142                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5143                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5144                         if (min_pages > 128)
5145                                 min_pages = 128;
5146                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5147                 } else {
5148                         /*
5149                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5150                          * proportionate to the zone's size.
5151                          */
5152                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5153                 }
5154
5155                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5156                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5157
5158                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5159                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5160                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5161
5162                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5163                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5164         }
5165
5166         /* update totalreserve_pages */
5167         calculate_totalreserve_pages();
5168 }
5169
5170 /**
5171  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5172  * or when memory is hot-{added|removed}
5173  *
5174  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5175  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5176  */
5177 void setup_per_zone_wmarks(void)
5178 {
5179         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5180         __setup_per_zone_wmarks();
5181         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5182 }
5183
5184 /*
5185  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5186  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5187  * to be referenced again before it is swapped out.
5188  *
5189  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5190  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5191  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5192  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5193  *
5194  * total     target    max
5195  * memory    ratio     inactive anon
5196  * -------------------------------------
5197  *   10MB       1         5MB
5198  *  100MB       1        50MB
5199  *    1GB       3       250MB
5200  *   10GB      10       0.9GB
5201  *  100GB      31         3GB
5202  *    1TB     101        10GB
5203  *   10TB     320        32GB
5204  */
5205 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5206 {
5207         unsigned int gb, ratio;
5208
5209         /* Zone size in gigabytes */
5210         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5211         if (gb)
5212                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5213         else
5214                 ratio = 1;
5215
5216         zone->inactive_ratio = ratio;
5217 }
5218
5219 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5220 {
5221         struct zone *zone;
5222
5223         for_each_zone(zone)
5224                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5225 }
5226
5227 /*
5228  * Initialise min_free_kbytes.
5229  *
5230  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5231  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5232  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5233  *
5234  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5235  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5236  *
5237  * which yields
5238  *
5239  * 16MB:        512k
5240  * 32MB:        724k
5241  * 64MB:        1024k
5242  * 128MB:       1448k
5243  * 256MB:       2048k
5244  * 512MB:       2896k
5245  * 1024MB:      4096k
5246  * 2048MB:      5792k
5247  * 4096MB:      8192k
5248  * 8192MB:      11584k
5249  * 16384MB:     16384k
5250  */
5251 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5252 {
5253         unsigned long lowmem_kbytes;
5254
5255         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5256
5257         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5258         if (min_free_kbytes < 128)
5259                 min_free_kbytes = 128;
5260         if (min_free_kbytes > 65536)
5261                 min_free_kbytes = 65536;
5262         setup_per_zone_wmarks();
5263         refresh_zone_stat_thresholds();
5264         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5265         setup_per_zone_inactive_ratio();
5266         return 0;
5267 }
5268 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5269
5270 /*
5271  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5272  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5273  *      changes.
5274  */
5275 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5276         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5277 {
5278         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5279         if (write)
5280                 setup_per_zone_wmarks();
5281         return 0;
5282 }
5283
5284 #ifdef CONFIG_NUMA
5285 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5286         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5287 {
5288         struct zone *zone;
5289         int rc;
5290
5291         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5292         if (rc)
5293                 return rc;
5294
5295         for_each_zone(zone)
5296                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5297                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5298         return 0;
5299 }
5300
5301 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5302         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5303 {
5304         struct zone *zone;
5305         int rc;
5306
5307         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5308         if (rc)
5309                 return rc;
5310
5311         for_each_zone(zone)
5312                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5313                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5314         return 0;
5315 }
5316 #endif
5317
5318 /*
5319  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5320  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5321  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5322  *
5323  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5324  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5325  * if in function of the boot time zone sizes.
5326  */
5327 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5328         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5329 {
5330         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5331         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5332         return 0;
5333 }
5334
5335 /*
5336  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5337  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5338  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5339  */
5340
5341 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5342         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5343 {
5344         struct zone *zone;
5345         unsigned int cpu;
5346         int ret;
5347
5348         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5349         if (!write || (ret < 0))
5350                 return ret;
5351         for_each_populated_zone(zone) {
5352                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5353                         unsigned long  high;
5354                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5355                         setup_pagelist_highmark(
5356                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5357                 }
5358         }
5359         return 0;
5360 }
5361
5362 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5363
5364 #ifdef CONFIG_NUMA
5365 static int __init set_hashdist(char *str)
5366 {
5367         if (!str)
5368                 return 0;
5369         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5370         return 1;
5371 }
5372 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5373 #endif
5374
5375 /*
5376  * allocate a large system hash table from bootmem
5377  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5378  *   quantity of entries
5379  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5380  */
5381 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5382                                      unsigned long bucketsize,
5383                                      unsigned long numentries,
5384                                      int scale,
5385                                      int flags,
5386                                      unsigned int *_hash_shift,
5387                                      unsigned int *_hash_mask,
5388                                      unsigned long low_limit,
5389                                      unsigned long high_limit)
5390 {
5391         unsigned long long max = high_limit;
5392         unsigned long log2qty, size;
5393         void *table = NULL;
5394
5395         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5396         if (!numentries) {
5397                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5398                 numentries = nr_kernel_pages;
5399                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5400                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5401                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5402
5403                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5404                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5405                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5406                 else
5407                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5408
5409                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5410                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5411                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5412                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5413                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5414                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5415                                 BUG_ON(!numentries);
5416                         }
5417                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5418                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5419         }
5420         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5421
5422         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5423         if (max == 0) {
5424                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5425                 do_div(max, bucketsize);
5426         }
5427         max = min(max, 0x80000000ULL);
5428
5429         if (numentries < low_limit)
5430                 numentries = low_limit;
5431         if (numentries > max)
5432                 numentries = max;
5433
5434         log2qty = ilog2(numentries);
5435
5436         do {
5437                 size = bucketsize << log2qty;
5438                 if (flags & HASH_EARLY)
5439                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5440                 else if (hashdist)
5441                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5442                 else {
5443                         /*
5444                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5445                          * some pages at the end of hash table which
5446                          * alloc_pages_exact() automatically does
5447                          */
5448                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5449                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5450                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5451                         }
5452                 }
5453         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5454
5455         if (!table)
5456                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5457
5458         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5459                tablename,
5460                (1UL << log2qty),
5461                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5462                size);
5463
5464         if (_hash_shift)
5465                 *_hash_shift = log2qty;
5466         if (_hash_mask)
5467                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5468
5469         return table;
5470 }
5471
5472 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5473 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5474                                                         unsigned long pfn)
5475 {
5476 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5477         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5478 #else
5479         return zone->pageblock_flags;
5480 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5481 }
5482
5483 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5484 {
5485 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5486         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5487         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5488 #else
5489         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5490         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5491 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5492 }
5493
5494 /**
5495  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5496  * @page: The page within the block of interest
5497  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5498  * @end_bitidx: The last bit of interest
5499  * returns pageblock_bits flags
5500  */
5501 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5502                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5503 {
5504         struct zone *zone;
5505         unsigned long *bitmap;
5506         unsigned long pfn, bitidx;
5507         unsigned long flags = 0;
5508         unsigned long value = 1;
5509
5510         zone = page_zone(page);
5511         pfn = page_to_pfn(page);
5512         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5513         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5514
5515         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5516                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5517                         flags |= value;
5518
5519         return flags;
5520 }
5521
5522 /**
5523  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5524  * @page: The page within the block of interest
5525  * @start_bitidx: The first bit of interest
5526  * @end_bitidx: The last bit of interest
5527  * @flags: The flags to set
5528  */
5529 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5530                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5531 {
5532         struct zone *zone;
5533         unsigned long *bitmap;
5534         unsigned long pfn, bitidx;
5535         unsigned long value = 1;
5536
5537         zone = page_zone(page);
5538         pfn = page_to_pfn(page);
5539         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5540         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5541         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5542         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5543
5544         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5545                 if (flags & value)
5546                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5547                 else
5548                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5549 }
5550
5551 /*
5552  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5553  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5554  *
5555  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5556  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5557  * expect this function should be exact.
5558  */
5559 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5560 {
5561         unsigned long pfn, iter, found;
5562         int mt;
5563
5564         /*
5565          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5566          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5567          */
5568         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5569                 return false;
5570         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5571         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5572                 return false;
5573
5574         pfn = page_to_pfn(page);
5575         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5576                 unsigned long check = pfn + iter;
5577
5578                 if (!pfn_valid_within(check))
5579                         continue;
5580
5581                 page = pfn_to_page(check);
5582                 /*
5583                  * We can't use page_count without pin a page
5584                  * because another CPU can free compound page.
5585                  * This check already skips compound tails of THP
5586                  * because their page->_count is zero at all time.
5587                  */
5588                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5589                         if (PageBuddy(page))
5590                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5591                         continue;
5592                 }
5593
5594                 if (!PageLRU(page))
5595                         found++;
5596                 /*
5597                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5598                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5599                  * and it still to be fixed.
5600                  */
5601                 /*
5602                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5603                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5604                  *
5605                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5606                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5607                  * page at boot.
5608                  */
5609                 if (found > count)
5610                         return true;
5611         }
5612         return false;
5613 }
5614
5615 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5616 {
5617         struct zone *zone;
5618         unsigned long pfn;
5619
5620         /*
5621          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5622          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5623          * the zone but still within the section.
5624          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5625          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5626          */
5627         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5628                 return false;
5629
5630         zone = page_zone(page);
5631         pfn = page_to_pfn(page);
5632         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5633                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5634                 return false;
5635
5636         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5637 }
5638
5639 #ifdef CONFIG_CMA
5640
5641 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5642 {
5643         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5644                              pageblock_nr_pages) - 1);
5645 }
5646
5647 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5648 {
5649         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5650                                 pageblock_nr_pages));
5651 }
5652
5653 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5654 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5655                                         unsigned long start, unsigned long end)
5656 {
5657         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5658
5659         unsigned long pfn = start;
5660         unsigned int tries = 0;
5661         int ret = 0;
5662
5663         migrate_prep_local();
5664
5665         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5666                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5667                         ret = -EINTR;
5668                         break;
5669                 }
5670
5671                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5672                         cc->nr_migratepages = 0;
5673                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5674                                                          pfn, end);
5675                         if (!pfn) {
5676                                 ret = -EINTR;
5677                                 break;
5678                         }
5679                         tries = 0;
5680                 } else if (++tries == 5) {
5681                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5682                         break;
5683                 }
5684
5685                 reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone, &cc->migratepages);
5686
5687                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5688                                     alloc_migrate_target,
5689                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5690         }
5691
5692         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
5693         return ret > 0 ? 0 : ret;
5694 }
5695
5696 /*
5697  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5698  */
5699 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5700 {
5701         unsigned long flags;
5702         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5703         zone->min_cma_pages += count;
5704         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5705         setup_per_zone_wmarks();
5706 }
5707
5708 /*
5709  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5710  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5711  *__alloc_pages_slowpath() function.
5712  */
5713 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5714 {
5715         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5716         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5717         int did_some_progress = 0;
5718         int order = 1;
5719
5720         /*
5721          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5722          * to stabilise at new watermark level.
5723          */
5724         __update_cma_watermarks(zone, count);
5725
5726         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5727         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5728                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5729
5730                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5731                                                       NULL);
5732                 if (!did_some_progress) {
5733                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5734                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5735                 }
5736         }
5737
5738         /* Restore original watermark levels. */
5739         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5740
5741         return count;
5742 }
5743
5744 /**
5745  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5746  * @start:      start PFN to allocate
5747  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5748  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5749  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5750  *                      in range must have the same migratetype and it must
5751  *                      be either of the two.
5752  *
5753  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5754  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5755  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5756  * pages fall in.
5757  *
5758  * The PFN range must belong to a single zone.
5759  *
5760  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5761  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5762  * need to be freed with free_contig_range().
5763  */
5764 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5765                        unsigned migratetype)
5766 {
5767         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5768         unsigned long outer_start, outer_end;
5769         int ret = 0, order;
5770
5771         struct compact_control cc = {
5772                 .nr_migratepages = 0,
5773                 .order = -1,
5774                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5775                 .sync = true,
5776                 .ignore_skip_hint = true,
5777         };
5778         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5779
5780         /*
5781          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5782          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5783          * have different sizes, and due to the way page allocator
5784          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5785          * that page allocator won't try to merge buddies from
5786          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5787          * other migration type.
5788          *
5789          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5790          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5791          * we are interested in).  This will put all the pages in
5792          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5793          *
5794          * When this is done, we take the pages in range from page
5795          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5796          * page allocator will never consider using them.
5797          *
5798          * This lets us mark the pageblocks back as
5799          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5800          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5801          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5802          */
5803
5804         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5805                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5806         if (ret)
5807                 goto done;
5808
5809         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5810         if (ret)
5811                 goto done;
5812
5813         /*
5814          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5815          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5816          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5817          * What we are going to do is to allocate all pages from
5818          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5819          *
5820          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5821          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5822          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5823          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5824          * once this is done free the pages we are not interested in.
5825          *
5826          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5827          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5828          */
5829
5830         lru_add_drain_all();
5831         drain_all_pages();
5832
5833         order = 0;
5834         outer_start = start;
5835         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5836                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5837                         ret = -EBUSY;
5838                         goto done;
5839                 }
5840                 outer_start &= ~0UL << order;
5841         }
5842
5843         /* Make sure the range is really isolated. */
5844         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5845                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5846                        outer_start, end);
5847                 ret = -EBUSY;
5848                 goto done;
5849         }
5850
5851         /*
5852          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5853          * will not starve the system.
5854          */
5855         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5856
5857         /* Grab isolated pages from freelists. */
5858         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5859         if (!outer_end) {
5860                 ret = -EBUSY;
5861                 goto done;
5862         }
5863
5864         /* Free head and tail (if any) */
5865         if (start != outer_start)
5866                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5867         if (end != outer_end)
5868                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5869
5870 done:
5871         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5872                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5873         return ret;
5874 }
5875
5876 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5877 {
5878         for (; nr_pages--; ++pfn)
5879                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5880 }
5881 #endif
5882
5883 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5884 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5885 {
5886         struct zone *zone = data;
5887         int cpu;
5888         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5889
5890         for_each_possible_cpu(cpu) {
5891                 struct per_cpu_pageset *pset;
5892                 struct per_cpu_pages *pcp;
5893
5894                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5895                 pcp = &pset->pcp;
5896
5897                 local_irq_save(flags);
5898                 if (pcp->count > 0)
5899                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5900                 setup_pageset(pset, batch);
5901                 local_irq_restore(flags);
5902         }
5903         return 0;
5904 }
5905
5906 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5907 {
5908         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5909 }
5910 #endif
5911
5912 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5913 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5914 {
5915         unsigned long flags;
5916
5917         /* avoid races with drain_pages()  */
5918         local_irq_save(flags);
5919         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5920                 free_percpu(zone->pageset);
5921                 zone->pageset = &boot_pageset;
5922         }
5923         local_irq_restore(flags);
5924 }
5925
5926 /*
5927  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5928  */
5929 void
5930 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5931 {
5932         struct page *page;
5933         struct zone *zone;
5934         int order, i;
5935         unsigned long pfn;
5936         unsigned long flags;
5937         /* find the first valid pfn */
5938         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5939                 if (pfn_valid(pfn))
5940                         break;
5941         if (pfn == end_pfn)
5942                 return;
5943         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5944         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5945         pfn = start_pfn;
5946         while (pfn < end_pfn) {
5947                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5948                         pfn++;
5949                         continue;
5950                 }
5951                 page = pfn_to_page(pfn);
5952                 BUG_ON(page_count(page));
5953                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5954                 order = page_order(page);
5955 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5956                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5957                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5958 #endif
5959                 list_del(&page->lru);
5960                 rmv_page_order(page);
5961                 zone->free_area[order].nr_free--;
5962                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5963                                       - (1UL << order));
5964                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5965                         SetPageReserved((page+i));
5966                 pfn += (1 << order);
5967         }
5968         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5969 }
5970 #endif
5971
5972 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5973 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5974 {
5975         struct zone *zone = page_zone(page);
5976         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5977         unsigned long flags;
5978         int order;
5979
5980         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5981         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5982                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5983
5984                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5985                         break;
5986         }
5987         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5988
5989         return order < MAX_ORDER;
5990 }
5991 #endif
5992
5993 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5994         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5995         {1UL << PG_error,               "error"         },
5996         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5997         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5998         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5999         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6000         {1UL << PG_active,              "active"        },
6001         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6002         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6003         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6004         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6005         {1UL << PG_private,             "private"       },
6006         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6007         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6008 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6009         {1UL << PG_head,                "head"          },
6010         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6011 #else
6012         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6013 #endif
6014         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6015         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6016         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6017         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6018         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6019 #ifdef CONFIG_MMU
6020         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6021 #endif
6022 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6023         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6024 #endif
6025 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6026         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6027 #endif
6028 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6029         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6030 #endif
6031 };
6032
6033 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6034 {
6035         const char *delim = "";
6036         unsigned long mask;
6037         int i;
6038
6039         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6040
6041         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6042
6043         /* remove zone id */
6044         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6045
6046         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6047
6048                 mask = pageflag_names[i].mask;
6049                 if ((flags & mask) != mask)
6050                         continue;
6051
6052                 flags &= ~mask;
6053                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6054                 delim = "|";
6055         }
6056
6057         /* check for left over flags */
6058         if (flags)
6059                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6060
6061         printk(")\n");
6062 }
6063
6064 void dump_page(struct page *page)
6065 {
6066         printk(KERN_ALERT
6067                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6068                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6069                 page->mapping, page->index);
6070         dump_page_flags(page->flags);
6071         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6072 }
6073
6074 /* reset zone->present_pages */
6075 void reset_zone_present_pages(void)
6076 {
6077         struct zone *z;
6078         int i, nid;
6079
6080         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
6081                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6082                         z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6083                         z->present_pages = 0;
6084                 }
6085         }
6086 }
6087
6088 /* calculate zone's present pages in buddy system */
6089 void fixup_zone_present_pages(int nid, unsigned long start_pfn,
6090                                 unsigned long end_pfn)
6091 {
6092         struct zone *z;
6093         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6094         int i;
6095
6096         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6097                 z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6098                 zone_start_pfn = z->zone_start_pfn;
6099                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + z->spanned_pages;
6100
6101                 /* if the two regions intersect */
6102                 if (!(zone_start_pfn >= end_pfn || zone_end_pfn <= start_pfn))
6103                         z->present_pages += min(end_pfn, zone_end_pfn) -
6104                                             max(start_pfn, zone_start_pfn);
6105         }
6106 }