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