]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
memory-hotplug: fix kswapd looping forever problem
[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 = 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 split_page except the page is already free. As this is only
1384  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1385  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1386  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1387  * are enabled.
1388  *
1389  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1390  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1391  */
1392 int split_free_page(struct page *page)
1393 {
1394         unsigned int order;
1395         unsigned long watermark;
1396         struct zone *zone;
1397
1398         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1399
1400         zone = page_zone(page);
1401         order = page_order(page);
1402
1403         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1404         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1405         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1406                 return 0;
1407
1408         /* Remove page from free list */
1409         list_del(&page->lru);
1410         zone->free_area[order].nr_free--;
1411         rmv_page_order(page);
1412         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1413
1414         /* Split into individual pages */
1415         set_page_refcounted(page);
1416         split_page(page, order);
1417
1418         if (order >= pageblock_order - 1) {
1419                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1420                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1421                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1422                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1423                                 set_pageblock_migratetype(page,
1424                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1425                 }
1426         }
1427
1428         return 1 << order;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1433  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1434  * or two.
1435  */
1436 static inline
1437 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1438                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1439                         int migratetype)
1440 {
1441         unsigned long flags;
1442         struct page *page;
1443         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1444
1445 again:
1446         if (likely(order == 0)) {
1447                 struct per_cpu_pages *pcp;
1448                 struct list_head *list;
1449
1450                 local_irq_save(flags);
1451                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1452                 list = &pcp->lists[migratetype];
1453                 if (list_empty(list)) {
1454                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1455                                         pcp->batch, list,
1456                                         migratetype, cold);
1457                         if (unlikely(list_empty(list)))
1458                                 goto failed;
1459                 }
1460
1461                 if (cold)
1462                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1463                 else
1464                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1465
1466                 list_del(&page->lru);
1467                 pcp->count--;
1468         } else {
1469                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1470                         /*
1471                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1472                          *
1473                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1474                          * properly detect and handle allocation failures.
1475                          *
1476                          * We most definitely don't want callers attempting to
1477                          * allocate greater than order-1 page units with
1478                          * __GFP_NOFAIL.
1479                          */
1480                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1481                 }
1482                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1483                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1484                 spin_unlock(&zone->lock);
1485                 if (!page)
1486                         goto failed;
1487                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1488         }
1489
1490         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1491         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1492         local_irq_restore(flags);
1493
1494         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1495         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1496                 goto again;
1497         return page;
1498
1499 failed:
1500         local_irq_restore(flags);
1501         return NULL;
1502 }
1503
1504 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1505 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1506 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1507 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1508 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1509
1510 /* Mask to get the watermark bits */
1511 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1512
1513 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1514 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1515 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1516
1517 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1518
1519 static struct {
1520         struct fault_attr attr;
1521
1522         u32 ignore_gfp_highmem;
1523         u32 ignore_gfp_wait;
1524         u32 min_order;
1525 } fail_page_alloc = {
1526         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1527         .ignore_gfp_wait = 1,
1528         .ignore_gfp_highmem = 1,
1529         .min_order = 1,
1530 };
1531
1532 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1533 {
1534         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1535 }
1536 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1537
1538 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1539 {
1540         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1541                 return false;
1542         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1543                 return false;
1544         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1545                 return false;
1546         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1547                 return false;
1548
1549         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1550 }
1551
1552 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1553
1554 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1555 {
1556         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1557         struct dentry *dir;
1558
1559         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1560                                         &fail_page_alloc.attr);
1561         if (IS_ERR(dir))
1562                 return PTR_ERR(dir);
1563
1564         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1565                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1566                 goto fail;
1567         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1568                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1569                 goto fail;
1570         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1571                                 &fail_page_alloc.min_order))
1572                 goto fail;
1573
1574         return 0;
1575 fail:
1576         debugfs_remove_recursive(dir);
1577
1578         return -ENOMEM;
1579 }
1580
1581 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1582
1583 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1584
1585 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1586
1587 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1588 {
1589         return false;
1590 }
1591
1592 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1593
1594 /*
1595  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1596  * of the allocation.
1597  */
1598 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1599                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1600 {
1601         /* free_pages my go negative - that's OK */
1602         long min = mark;
1603         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1604         int o;
1605
1606         free_pages -= (1 << order) - 1;
1607         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1608                 min -= min / 2;
1609         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1610                 min -= min / 4;
1611
1612         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1613                 return false;
1614         for (o = 0; o < order; o++) {
1615                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1616                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1617
1618                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1619                 min >>= 1;
1620
1621                 if (free_pages <= min)
1622                         return false;
1623         }
1624         return true;
1625 }
1626
1627 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1628 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1629 {
1630         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1631                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1632         return 0;
1633 }
1634 #else
1635 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1636 {
1637         return 0;
1638 }
1639 #endif
1640
1641 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1642                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1643 {
1644         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1645                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1646 }
1647
1648 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1649                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1650 {
1651         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1652
1653         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1654                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1655
1656         /*
1657          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1658          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1659          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1660          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1661          * reclaim path.
1662          */
1663         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1664         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1665                                                                 free_pages);
1666 }
1667
1668 #ifdef CONFIG_NUMA
1669 /*
1670  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1671  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1672  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1673  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1674  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1675  *
1676  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1677  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1678  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1679  *
1680  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1681  * nothing and returns NULL.
1682  *
1683  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1684  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1685  *
1686  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1687  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1688  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1689  * quickly as we can.
1690  */
1691 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1692 {
1693         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1694         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1695
1696         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1697         if (!zlc)
1698                 return NULL;
1699
1700         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1701                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1702                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1703         }
1704
1705         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1706                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1707                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1708         return allowednodes;
1709 }
1710
1711 /*
1712  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1713  * if it is worth looking at further for free memory:
1714  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1715  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1716  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1717  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1718  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1719  * else return false (zero) if it is not.
1720  *
1721  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1722  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1723  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1724  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1725  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1726  * into the second scan of the zonelist.
1727  *
1728  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1729  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1730  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1731  * unturned looking for a free page.
1732  */
1733 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1734                                                 nodemask_t *allowednodes)
1735 {
1736         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1737         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1738         int n;                          /* node that zone *z is on */
1739
1740         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1741         if (!zlc)
1742                 return 1;
1743
1744         i = z - zonelist->_zonerefs;
1745         n = zlc->z_to_n[i];
1746
1747         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1748         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1753  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1754  * from that zone don't waste time re-examining it.
1755  */
1756 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1757 {
1758         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1759         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1760
1761         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1762         if (!zlc)
1763                 return;
1764
1765         i = z - zonelist->_zonerefs;
1766
1767         set_bit(i, zlc->fullzones);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1772  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1773  */
1774 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1775 {
1776         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1777
1778         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1779         if (!zlc)
1780                 return;
1781
1782         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1783 }
1784
1785 #else   /* CONFIG_NUMA */
1786
1787 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1788 {
1789         return NULL;
1790 }
1791
1792 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1793                                 nodemask_t *allowednodes)
1794 {
1795         return 1;
1796 }
1797
1798 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1799 {
1800 }
1801
1802 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1803 {
1804 }
1805 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1806
1807 /*
1808  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1809  * a page.
1810  */
1811 static struct page *
1812 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1813                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1814                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1815 {
1816         struct zoneref *z;
1817         struct page *page = NULL;
1818         int classzone_idx;
1819         struct zone *zone;
1820         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1821         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1822         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1823
1824         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1825 zonelist_scan:
1826         /*
1827          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1828          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1829          */
1830         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1831                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1832                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1833                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1834                                 continue;
1835                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1836                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1837                                 continue;
1838                 /*
1839                  * When allocating a page cache page for writing, we
1840                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1841                  * limit, such that no single zone holds more than its
1842                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1843                  * The dirty limits take into account the zone's
1844                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1845                  * should be able to balance it without having to
1846                  * write pages from its LRU list.
1847                  *
1848                  * This may look like it could increase pressure on
1849                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1850                  * before they are full.  But the pages that do spill
1851                  * over are limited as the lower zones are protected
1852                  * by this very same mechanism.  It should not become
1853                  * a practical burden to them.
1854                  *
1855                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1856                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1857                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1858                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1859                  * zones are together not big enough to reach the
1860                  * global limit.  The proper fix for these situations
1861                  * will require awareness of zones in the
1862                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1863                  */
1864                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1865                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1866                         goto this_zone_full;
1867
1868                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1869                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1870                         unsigned long mark;
1871                         int ret;
1872
1873                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1874                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1875                                     classzone_idx, alloc_flags))
1876                                 goto try_this_zone;
1877
1878                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1879                                 /*
1880                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1881                                  * and before considering the first zone allowed
1882                                  * by the cpuset.
1883                                  */
1884                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1885                                 zlc_active = 1;
1886                                 did_zlc_setup = 1;
1887                         }
1888
1889                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1890                                 goto this_zone_full;
1891
1892                         /*
1893                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1894                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1895                          */
1896                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1897                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1898                                 continue;
1899
1900                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1901                         switch (ret) {
1902                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1903                                 /* did not scan */
1904                                 continue;
1905                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1906                                 /* scanned but unreclaimable */
1907                                 continue;
1908                         default:
1909                                 /* did we reclaim enough */
1910                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1911                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1912                                         goto this_zone_full;
1913                         }
1914                 }
1915
1916 try_this_zone:
1917                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1918                                                 gfp_mask, migratetype);
1919                 if (page)
1920                         break;
1921 this_zone_full:
1922                 if (NUMA_BUILD)
1923                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1924         }
1925
1926         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1927                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1928                 zlc_active = 0;
1929                 goto zonelist_scan;
1930         }
1931         return page;
1932 }
1933
1934 /*
1935  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1936  * meminfo in irq context.
1937  */
1938 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1939 {
1940         bool ret = false;
1941
1942 #if NODES_SHIFT > 8
1943         ret = in_interrupt();
1944 #endif
1945         return ret;
1946 }
1947
1948 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1949                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1950                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1951
1952 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1953 {
1954         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1955
1956         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1957             debug_guardpage_minorder() > 0)
1958                 return;
1959
1960         /*
1961          * This documents exceptions given to allocations in certain
1962          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1963          * of allowed nodes.
1964          */
1965         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1966                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1967                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1968                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1969         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1970                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1971
1972         if (fmt) {
1973                 struct va_format vaf;
1974                 va_list args;
1975
1976                 va_start(args, fmt);
1977
1978                 vaf.fmt = fmt;
1979                 vaf.va = &args;
1980
1981                 pr_warn("%pV", &vaf);
1982
1983                 va_end(args);
1984         }
1985
1986         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1987                 current->comm, order, gfp_mask);
1988
1989         dump_stack();
1990         if (!should_suppress_show_mem())
1991                 show_mem(filter);
1992 }
1993
1994 static inline int
1995 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1996                                 unsigned long did_some_progress,
1997                                 unsigned long pages_reclaimed)
1998 {
1999         /* Do not loop if specifically requested */
2000         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2001                 return 0;
2002
2003         /* Always retry if specifically requested */
2004         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2005                 return 1;
2006
2007         /*
2008          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2009          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2010          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2011          */
2012         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2013                 return 0;
2014
2015         /*
2016          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2017          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2018          * implementations.
2019          */
2020         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2021                 return 1;
2022
2023         /*
2024          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2025          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2026          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2027          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2028          * allocation still fails, we stop retrying.
2029          */
2030         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2031                 return 1;
2032
2033         return 0;
2034 }
2035
2036 static inline struct page *
2037 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2038         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2039         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2040         int migratetype)
2041 {
2042         struct page *page;
2043
2044         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2045         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2046                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2047                 return NULL;
2048         }
2049
2050         /*
2051          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2052          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2053          * we're still under heavy pressure.
2054          */
2055         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2056                 order, zonelist, high_zoneidx,
2057                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2058                 preferred_zone, migratetype);
2059         if (page)
2060                 goto out;
2061
2062         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2063                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2064                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2065                         goto out;
2066                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2067                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2068                         goto out;
2069                 /*
2070                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2071                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2072                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2073                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2074                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2075                  */
2076                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2077                         goto out;
2078         }
2079         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2080         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2081
2082 out:
2083         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2084         return page;
2085 }
2086
2087 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2088 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2089 static struct page *
2090 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2091         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2092         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2093         int migratetype, bool sync_migration,
2094         bool *deferred_compaction,
2095         unsigned long *did_some_progress)
2096 {
2097         struct page *page;
2098
2099         if (!order)
2100                 return NULL;
2101
2102         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2103                 *deferred_compaction = true;
2104                 return NULL;
2105         }
2106
2107         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2108         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2109                                                 nodemask, sync_migration);
2110         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2111         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2112
2113                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2114                 drain_pages(get_cpu());
2115                 put_cpu();
2116
2117                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2118                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2119                                 alloc_flags, preferred_zone,
2120                                 migratetype);
2121                 if (page) {
2122                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2123                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2124                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2125                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2126                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2127                         return page;
2128                 }
2129
2130                 /*
2131                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2132                  * The most likely reason is that pages exist,
2133                  * but not enough to satisfy watermarks.
2134                  */
2135                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2136
2137                 /*
2138                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2139                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2140                  */
2141                 if (sync_migration)
2142                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2143
2144                 cond_resched();
2145         }
2146
2147         return NULL;
2148 }
2149 #else
2150 static inline struct page *
2151 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2152         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2153         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2154         int migratetype, bool sync_migration,
2155         bool *deferred_compaction,
2156         unsigned long *did_some_progress)
2157 {
2158         return NULL;
2159 }
2160 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2161
2162 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2163 static int
2164 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2165                   nodemask_t *nodemask)
2166 {
2167         struct reclaim_state reclaim_state;
2168         int progress;
2169
2170         cond_resched();
2171
2172         /* We now go into synchronous reclaim */
2173         cpuset_memory_pressure_bump();
2174         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2175         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2176         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2177         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2178
2179         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2180
2181         current->reclaim_state = NULL;
2182         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2183         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2184
2185         cond_resched();
2186
2187         return progress;
2188 }
2189
2190 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2191 static inline struct page *
2192 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2193         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2194         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2195         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2196 {
2197         struct page *page = NULL;
2198         bool drained = false;
2199
2200         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2201                                                nodemask);
2202         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2203                 return NULL;
2204
2205         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2206         if (NUMA_BUILD)
2207                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2208
2209 retry:
2210         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2211                                         zonelist, high_zoneidx,
2212                                         alloc_flags, preferred_zone,
2213                                         migratetype);
2214
2215         /*
2216          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2217          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2218          */
2219         if (!page && !drained) {
2220                 drain_all_pages();
2221                 drained = true;
2222                 goto retry;
2223         }
2224
2225         return page;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2230  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2231  */
2232 static inline struct page *
2233 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2234         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2235         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2236         int migratetype)
2237 {
2238         struct page *page;
2239
2240         do {
2241                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2242                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2243                         preferred_zone, migratetype);
2244
2245                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2246                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2247         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2248
2249         return page;
2250 }
2251
2252 static inline
2253 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2254                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2255                                                 enum zone_type classzone_idx)
2256 {
2257         struct zoneref *z;
2258         struct zone *zone;
2259
2260         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2261                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2262 }
2263
2264 static inline int
2265 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2266 {
2267         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2268         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2269
2270         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2271         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2272
2273         /*
2274          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2275          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2276          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2277          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2278          */
2279         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2280
2281         if (!wait) {
2282                 /*
2283                  * Not worth trying to allocate harder for
2284                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2285                  */
2286                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2287                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2288                 /*
2289                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2290                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2291                  */
2292                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2293         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2294                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2295
2296         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2297                 if (!in_interrupt() &&
2298                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2299                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2300                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2301         }
2302
2303         return alloc_flags;
2304 }
2305
2306 static inline struct page *
2307 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2308         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2309         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2310         int migratetype)
2311 {
2312         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2313         struct page *page = NULL;
2314         int alloc_flags;
2315         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2316         unsigned long did_some_progress;
2317         bool sync_migration = false;
2318         bool deferred_compaction = false;
2319
2320         /*
2321          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2322          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2323          * be using allocators in order of preference for an area that is
2324          * too large.
2325          */
2326         if (order >= MAX_ORDER) {
2327                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2328                 return NULL;
2329         }
2330
2331         /*
2332          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2333          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2334          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2335          * using a larger set of nodes after it has established that the
2336          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2337          * over allocated.
2338          */
2339         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2340                 goto nopage;
2341
2342 restart:
2343         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2344                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2345                                                 zone_idx(preferred_zone));
2346
2347         /*
2348          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2349          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2350          * to how we want to proceed.
2351          */
2352         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2353
2354         /*
2355          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2356          * cpusets.
2357          */
2358         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2359                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2360                                         &preferred_zone);
2361
2362 rebalance:
2363         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2364         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2365                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2366                         preferred_zone, migratetype);
2367         if (page)
2368                 goto got_pg;
2369
2370         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2371         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2372                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2373                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2374                                 preferred_zone, migratetype);
2375                 if (page)
2376                         goto got_pg;
2377         }
2378
2379         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2380         if (!wait)
2381                 goto nopage;
2382
2383         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2384         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2385                 goto nopage;
2386
2387         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2388         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2389                 goto nopage;
2390
2391         /*
2392          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2393          * attempts after direct reclaim are synchronous
2394          */
2395         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2396                                         zonelist, high_zoneidx,
2397                                         nodemask,
2398                                         alloc_flags, preferred_zone,
2399                                         migratetype, sync_migration,
2400                                         &deferred_compaction,
2401                                         &did_some_progress);
2402         if (page)
2403                 goto got_pg;
2404         sync_migration = true;
2405
2406         /*
2407          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2408          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2409          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2410          * allocation now instead of entering direct reclaim
2411          */
2412         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2413                 goto nopage;
2414
2415         /* Try direct reclaim and then allocating */
2416         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2417                                         zonelist, high_zoneidx,
2418                                         nodemask,
2419                                         alloc_flags, preferred_zone,
2420                                         migratetype, &did_some_progress);
2421         if (page)
2422                 goto got_pg;
2423
2424         /*
2425          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2426          * running out of options and have to consider going OOM
2427          */
2428         if (!did_some_progress) {
2429                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2430                         if (oom_killer_disabled)
2431                                 goto nopage;
2432                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2433                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2434                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2435                                 goto nopage;
2436                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2437                                         zonelist, high_zoneidx,
2438                                         nodemask, preferred_zone,
2439                                         migratetype);
2440                         if (page)
2441                                 goto got_pg;
2442
2443                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2444                                 /*
2445                                  * The oom killer is not called for high-order
2446                                  * allocations that may fail, so if no progress
2447                                  * is being made, there are no other options and
2448                                  * retrying is unlikely to help.
2449                                  */
2450                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2451                                         goto nopage;
2452                                 /*
2453                                  * The oom killer is not called for lowmem
2454                                  * allocations to prevent needlessly killing
2455                                  * innocent tasks.
2456                                  */
2457                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2458                                         goto nopage;
2459                         }
2460
2461                         goto restart;
2462                 }
2463         }
2464
2465         /* Check if we should retry the allocation */
2466         pages_reclaimed += did_some_progress;
2467         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2468                                                 pages_reclaimed)) {
2469                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2470                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2471                 goto rebalance;
2472         } else {
2473                 /*
2474                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2475                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2476                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2477                  */
2478                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2479                                         zonelist, high_zoneidx,
2480                                         nodemask,
2481                                         alloc_flags, preferred_zone,
2482                                         migratetype, sync_migration,
2483                                         &deferred_compaction,
2484                                         &did_some_progress);
2485                 if (page)
2486                         goto got_pg;
2487         }
2488
2489 nopage:
2490         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2491         return page;
2492 got_pg:
2493         if (kmemcheck_enabled)
2494                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2495         return page;
2496
2497 }
2498
2499 /*
2500  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2501  */
2502 struct page *
2503 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2504                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2505 {
2506         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2507         struct zone *preferred_zone;
2508         struct page *page = NULL;
2509         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2510         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2511
2512         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2513
2514         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2515
2516         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2517
2518         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2519                 return NULL;
2520
2521         /*
2522          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2523          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2524          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2525          */
2526         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2527                 return NULL;
2528
2529 retry_cpuset:
2530         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2531
2532         /* The preferred zone is used for statistics later */
2533         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2534                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2535                                 &preferred_zone);
2536         if (!preferred_zone)
2537                 goto out;
2538
2539         /* First allocation attempt */
2540         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2541                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2542                         preferred_zone, migratetype);
2543         if (unlikely(!page))
2544                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2545                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2546                                 preferred_zone, migratetype);
2547
2548         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2549
2550 out:
2551         /*
2552          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2553          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2554          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2555          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2556          */
2557         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2558                 goto retry_cpuset;
2559
2560         return page;
2561 }
2562 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2563
2564 /*
2565  * Common helper functions.
2566  */
2567 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2568 {
2569         struct page *page;
2570
2571         /*
2572          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2573          * a highmem page
2574          */
2575         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2576
2577         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2578         if (!page)
2579                 return 0;
2580         return (unsigned long) page_address(page);
2581 }
2582 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2583
2584 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2585 {
2586         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2587 }
2588 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2589
2590 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2591 {
2592         if (put_page_testzero(page)) {
2593                 if (order == 0)
2594                         free_hot_cold_page(page, 0);
2595                 else
2596                         __free_pages_ok(page, order);
2597         }
2598 }
2599
2600 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2601
2602 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2603 {
2604         if (addr != 0) {
2605                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2606                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2607         }
2608 }
2609
2610 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2611
2612 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2613 {
2614         if (addr) {
2615                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2616                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2617
2618                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2619                 while (used < alloc_end) {
2620                         free_page(used);
2621                         used += PAGE_SIZE;
2622                 }
2623         }
2624         return (void *)addr;
2625 }
2626
2627 /**
2628  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2629  * @size: the number of bytes to allocate
2630  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2631  *
2632  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2633  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2634  * allocate memory in power-of-two pages.
2635  *
2636  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2637  *
2638  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2639  */
2640 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2641 {
2642         unsigned int order = get_order(size);
2643         unsigned long addr;
2644
2645         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2646         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2647 }
2648 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2649
2650 /**
2651  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2652  *                         pages on a node.
2653  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2654  * @size: the number of bytes to allocate
2655  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2656  *
2657  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2658  * back.
2659  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2660  * but is not exact.
2661  */
2662 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2663 {
2664         unsigned order = get_order(size);
2665         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2666         if (!p)
2667                 return NULL;
2668         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2669 }
2670 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2671
2672 /**
2673  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2674  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2675  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2676  *
2677  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2678  */
2679 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2680 {
2681         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2682         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2683
2684         while (addr < end) {
2685                 free_page(addr);
2686                 addr += PAGE_SIZE;
2687         }
2688 }
2689 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2690
2691 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2692 {
2693         struct zoneref *z;
2694         struct zone *zone;
2695
2696         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2697         unsigned int sum = 0;
2698
2699         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2700
2701         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2702                 unsigned long size = zone->present_pages;
2703                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2704                 if (size > high)
2705                         sum += size - high;
2706         }
2707
2708         return sum;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2713  */
2714 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2715 {
2716         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2717 }
2718 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2719
2720 /*
2721  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2722  */
2723 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2724 {
2725         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2726 }
2727
2728 static inline void show_node(struct zone *zone)
2729 {
2730         if (NUMA_BUILD)
2731                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2732 }
2733
2734 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2735 {
2736         val->totalram = totalram_pages;
2737         val->sharedram = 0;
2738         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2739         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2740         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2741         val->freehigh = nr_free_highpages();
2742         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2743 }
2744
2745 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2746
2747 #ifdef CONFIG_NUMA
2748 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2749 {
2750         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2751
2752         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2753         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2754 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2755         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2756         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2757                         NR_FREE_PAGES);
2758 #else
2759         val->totalhigh = 0;
2760         val->freehigh = 0;
2761 #endif
2762         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2763 }
2764 #endif
2765
2766 /*
2767  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2768  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2769  */
2770 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2771 {
2772         bool ret = false;
2773         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2774
2775         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2776                 goto out;
2777
2778         do {
2779                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2780                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2781         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2782 out:
2783         return ret;
2784 }
2785
2786 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2787
2788 /*
2789  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2790  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2791  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2792  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2793  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2794  */
2795 void show_free_areas(unsigned int filter)
2796 {
2797         int cpu;
2798         struct zone *zone;
2799
2800         for_each_populated_zone(zone) {
2801                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2802                         continue;
2803                 show_node(zone);
2804                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2805
2806                 for_each_online_cpu(cpu) {
2807                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2808
2809                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2810
2811                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2812                                cpu, pageset->pcp.high,
2813                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2814                 }
2815         }
2816
2817         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2818                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2819                 " unevictable:%lu"
2820                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2821                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2822                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2823                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2824                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2825                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2826                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2827                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2828                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2829                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2830                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2831                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2832                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2833                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2834                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2835                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2836                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2837                 global_page_state(NR_SHMEM),
2838                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2839                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2840
2841         for_each_populated_zone(zone) {
2842                 int i;
2843
2844                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2845                         continue;
2846                 show_node(zone);
2847                 printk("%s"
2848                         " free:%lukB"
2849                         " min:%lukB"
2850                         " low:%lukB"
2851                         " high:%lukB"
2852                         " active_anon:%lukB"
2853                         " inactive_anon:%lukB"
2854                         " active_file:%lukB"
2855                         " inactive_file:%lukB"
2856                         " unevictable:%lukB"
2857                         " isolated(anon):%lukB"
2858                         " isolated(file):%lukB"
2859                         " present:%lukB"
2860                         " mlocked:%lukB"
2861                         " dirty:%lukB"
2862                         " writeback:%lukB"
2863                         " mapped:%lukB"
2864                         " shmem:%lukB"
2865                         " slab_reclaimable:%lukB"
2866                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2867                         " kernel_stack:%lukB"
2868                         " pagetables:%lukB"
2869                         " unstable:%lukB"
2870                         " bounce:%lukB"
2871                         " writeback_tmp:%lukB"
2872                         " pages_scanned:%lu"
2873                         " all_unreclaimable? %s"
2874                         "\n",
2875                         zone->name,
2876                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2877                         K(min_wmark_pages(zone)),
2878                         K(low_wmark_pages(zone)),
2879                         K(high_wmark_pages(zone)),
2880                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2881                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2882                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2883                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2884                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2885                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2886                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2887                         K(zone->present_pages),
2888                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2889                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2890                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2891                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2892                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2893                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2894                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2895                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2896                                 THREAD_SIZE / 1024,
2897                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2898                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2899                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2900                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2901                         zone->pages_scanned,
2902                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2903                         );
2904                 printk("lowmem_reserve[]:");
2905                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2906                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2907                 printk("\n");
2908         }
2909
2910         for_each_populated_zone(zone) {
2911                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2912
2913                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2914                         continue;
2915                 show_node(zone);
2916                 printk("%s: ", zone->name);
2917
2918                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2919                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2920                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2921                         total += nr[order] << order;
2922                 }
2923                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2924                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2925                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2926                 printk("= %lukB\n", K(total));
2927         }
2928
2929         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2930
2931         show_swap_cache_info();
2932 }
2933
2934 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2935 {
2936         zoneref->zone = zone;
2937         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * Builds allocation fallback zone lists.
2942  *
2943  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2944  */
2945 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2946                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2947 {
2948         struct zone *zone;
2949
2950         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2951         zone_type++;
2952
2953         do {
2954                 zone_type--;
2955                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2956                 if (populated_zone(zone)) {
2957                         zoneref_set_zone(zone,
2958                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2959                         check_highest_zone(zone_type);
2960                 }
2961
2962         } while (zone_type);
2963         return nr_zones;
2964 }
2965
2966
2967 /*
2968  *  zonelist_order:
2969  *  0 = automatic detection of better ordering.
2970  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2971  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2972  *
2973  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2974  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2975  */
2976 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2977 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2978 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2979
2980 /* zonelist order in the kernel.
2981  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2982  */
2983 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2984 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2985
2986
2987 #ifdef CONFIG_NUMA
2988 /* The value user specified ....changed by config */
2989 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2990 /* string for sysctl */
2991 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2992 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2993
2994 /*
2995  * interface for configure zonelist ordering.
2996  * command line option "numa_zonelist_order"
2997  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2998  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2999  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3000  */
3001
3002 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3003 {
3004         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3005                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3006         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3007                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3008         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3009                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3010         } else {
3011                 printk(KERN_WARNING
3012                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3013                         "%s\n", s);
3014                 return -EINVAL;
3015         }
3016         return 0;
3017 }
3018
3019 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3020 {
3021         int ret;
3022
3023         if (!s)
3024                 return 0;
3025
3026         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3027         if (ret == 0)
3028                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3029
3030         return ret;
3031 }
3032 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3033
3034 /*
3035  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3036  */
3037 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3038                 void __user *buffer, size_t *length,
3039                 loff_t *ppos)
3040 {
3041         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3042         int ret;
3043         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3044
3045         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3046         if (write)
3047                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3048         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3049         if (ret)
3050                 goto out;
3051         if (write) {
3052                 int oldval = user_zonelist_order;
3053                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3054                         /*
3055                          * bogus value.  restore saved string
3056                          */
3057                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3058                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3059                         user_zonelist_order = oldval;
3060                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3061                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3062                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3063                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3064                 }
3065         }
3066 out:
3067         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3068         return ret;
3069 }
3070
3071
3072 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3073 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3074
3075 /**
3076  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3077  * @node: node whose fallback list we're appending
3078  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3079  *
3080  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3081  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3082  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3083  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3084  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3085  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3086  * on them otherwise.
3087  * It returns -1 if no node is found.
3088  */
3089 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3090 {
3091         int n, val;
3092         int min_val = INT_MAX;
3093         int best_node = -1;
3094         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3095
3096         /* Use the local node if we haven't already */
3097         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3098                 node_set(node, *used_node_mask);
3099                 return node;
3100         }
3101
3102         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3103
3104                 /* Don't want a node to appear more than once */
3105                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3106                         continue;
3107
3108                 /* Use the distance array to find the distance */
3109                 val = node_distance(node, n);
3110
3111                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3112                 val += (n < node);
3113
3114                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3115                 tmp = cpumask_of_node(n);
3116                 if (!cpumask_empty(tmp))
3117                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3118
3119                 /* Slight preference for less loaded node */
3120                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3121                 val += node_load[n];
3122
3123                 if (val < min_val) {
3124                         min_val = val;
3125                         best_node = n;
3126                 }
3127         }
3128
3129         if (best_node >= 0)
3130                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3131
3132         return best_node;
3133 }
3134
3135
3136 /*
3137  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3138  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3139  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3140  */
3141 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3142 {
3143         int j;
3144         struct zonelist *zonelist;
3145
3146         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3147         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3148                 ;
3149         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3150                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3151         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3152         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3153 }
3154
3155 /*
3156  * Build gfp_thisnode zonelists
3157  */
3158 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3159 {
3160         int j;
3161         struct zonelist *zonelist;
3162
3163         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3164         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3165         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3166         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3171  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3172  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3173  * may still exist in local DMA zone.
3174  */
3175 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3176
3177 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3178 {
3179         int pos, j, node;
3180         int zone_type;          /* needs to be signed */
3181         struct zone *z;
3182         struct zonelist *zonelist;
3183
3184         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3185         pos = 0;
3186         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3187                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3188                         node = node_order[j];
3189                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3190                         if (populated_zone(z)) {
3191                                 zoneref_set_zone(z,
3192                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3193                                 check_highest_zone(zone_type);
3194                         }
3195                 }
3196         }
3197         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3198         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3199 }
3200
3201 static int default_zonelist_order(void)
3202 {
3203         int nid, zone_type;
3204         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3205         struct zone *z;
3206         int average_size;
3207         /*
3208          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3209          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3210          * into OOM very easily.
3211          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3212          */
3213         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3214         low_kmem_size = 0;
3215         total_size = 0;
3216         for_each_online_node(nid) {
3217                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3218                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3219                         if (populated_zone(z)) {
3220                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3221                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3222                                 total_size += z->present_pages;
3223                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3224                                 /*
3225                                  * If any node has only lowmem, then node order
3226                                  * is preferred to allow kernel allocations
3227                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3228                                  * on other nodes when there is an abundance of
3229                                  * lowmem available to allocate from.
3230                                  */
3231                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3232                         }
3233                 }
3234         }
3235         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3236             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3237                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3238         /*
3239          * look into each node's config.
3240          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3241          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3242          */
3243         average_size = total_size /
3244                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3245         for_each_online_node(nid) {
3246                 low_kmem_size = 0;
3247                 total_size = 0;
3248                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3249                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3250                         if (populated_zone(z)) {
3251                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3252                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3253                                 total_size += z->present_pages;
3254                         }
3255                 }
3256                 if (low_kmem_size &&
3257                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3258                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3259                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3260         }
3261         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3262 }
3263
3264 static void set_zonelist_order(void)
3265 {
3266         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3267                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3268         else
3269                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3270 }
3271
3272 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3273 {
3274         int j, node, load;
3275         enum zone_type i;
3276         nodemask_t used_mask;
3277         int local_node, prev_node;
3278         struct zonelist *zonelist;
3279         int order = current_zonelist_order;
3280
3281         /* initialize zonelists */
3282         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3283                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3284                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3285                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3286         }
3287
3288         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3289         local_node = pgdat->node_id;
3290         load = nr_online_nodes;
3291         prev_node = local_node;
3292         nodes_clear(used_mask);
3293
3294         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3295         j = 0;
3296
3297         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3298                 int distance = node_distance(local_node, node);
3299
3300                 /*
3301                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3302                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3303                  */
3304                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3305                         zone_reclaim_mode = 1;
3306
3307                 /*
3308                  * We don't want to pressure a particular node.
3309                  * So adding penalty to the first node in same
3310                  * distance group to make it round-robin.
3311                  */
3312                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3313                         node_load[node] = load;
3314
3315                 prev_node = node;
3316                 load--;
3317                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3318                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3319                 else
3320                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3321         }
3322
3323         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3324                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3325                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3326         }
3327
3328         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3329 }
3330
3331 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3332 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3333 {
3334         struct zonelist *zonelist;
3335         struct zonelist_cache *zlc;
3336         struct zoneref *z;
3337
3338         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3339         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3340         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3341         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3342                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3343 }
3344
3345 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3346 /*
3347  * Return node id of node used for "local" allocations.
3348  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3349  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3350  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3351  */
3352 int local_memory_node(int node)
3353 {
3354         struct zone *zone;
3355
3356         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3357                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3358                                    NULL,
3359                                    &zone);
3360         return zone->node;
3361 }
3362 #endif
3363
3364 #else   /* CONFIG_NUMA */
3365
3366 static void set_zonelist_order(void)
3367 {
3368         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3369 }
3370
3371 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3372 {
3373         int node, local_node;
3374         enum zone_type j;
3375         struct zonelist *zonelist;
3376
3377         local_node = pgdat->node_id;
3378
3379         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3380         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3381
3382         /*
3383          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3384          * of all the other nodes.
3385          * We don't want to pressure a particular node, so when
3386          * building the zones for node N, we make sure that the
3387          * zones coming right after the local ones are those from
3388          * node N+1 (modulo N)
3389          */
3390         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3391                 if (!node_online(node))
3392                         continue;
3393                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3394                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3395         }
3396         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3397                 if (!node_online(node))
3398                         continue;
3399                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3400                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3401         }
3402
3403         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3404         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3405 }
3406
3407 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3408 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3409 {
3410         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3411 }
3412
3413 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3414
3415 /*
3416  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3417  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3418  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3419  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3420  * with interrupts disabled.
3421  *
3422  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3423  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3424  * hotplugged processors.
3425  *
3426  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3427  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3428  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3429  */
3430 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3431 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3432 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3433
3434 /*
3435  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3436  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3437  */
3438 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3439
3440 /* return values int ....just for stop_machine() */
3441 static int __build_all_zonelists(void *data)
3442 {
3443         int nid;
3444         int cpu;
3445         pg_data_t *self = data;
3446
3447 #ifdef CONFIG_NUMA
3448         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3449 #endif
3450
3451         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3452                 build_zonelists(self);
3453                 build_zonelist_cache(self);
3454         }
3455
3456         for_each_online_node(nid) {
3457                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3458
3459                 build_zonelists(pgdat);
3460                 build_zonelist_cache(pgdat);
3461         }
3462
3463         /*
3464          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3465          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3466          * each zone will be allocated later when the per cpu
3467          * allocator is available.
3468          *
3469          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3470          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3471          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3472          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3473          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3474          * (a chicken-egg dilemma).
3475          */
3476         for_each_possible_cpu(cpu) {
3477                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3478
3479 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3480                 /*
3481                  * We now know the "local memory node" for each node--
3482                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3483                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3484                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3485                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3486                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3487                  */
3488                 if (cpu_online(cpu))
3489                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3490 #endif
3491         }
3492
3493         return 0;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Called with zonelists_mutex held always
3498  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3499  */
3500 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3501 {
3502         set_zonelist_order();
3503
3504         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3505                 __build_all_zonelists(NULL);
3506                 mminit_verify_zonelist();
3507                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3508         } else {
3509                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3510                    of zonelist */
3511 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3512                 if (zone)
3513                         setup_zone_pageset(zone);
3514 #endif
3515                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3516                 /* cpuset refresh routine should be here */
3517         }
3518         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3519         /*
3520          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3521          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3522          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3523          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3524          * disabled and enable it later
3525          */
3526         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3527                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3528         else
3529                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3530
3531         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3532                 "Total pages: %ld\n",
3533                         nr_online_nodes,
3534                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3535                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3536                         vm_total_pages);
3537 #ifdef CONFIG_NUMA
3538         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3539 #endif
3540 }
3541
3542 /*
3543  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3544  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3545  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3546  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3547  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3548  * conservative, even though it seems large.
3549  *
3550  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3551  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3552  */
3553 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3554
3555 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3556 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3557 {
3558         unsigned long size = 1;
3559
3560         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3561
3562         while (size < pages)
3563                 size <<= 1;
3564
3565         /*
3566          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3567          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3568          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3569          */
3570         size = min(size, 4096UL);
3571
3572         return max(size, 4UL);
3573 }
3574 #else
3575 /*
3576  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3577  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3578  *
3579  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3580  *
3581  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3582  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3583  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3584  *
3585  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3586  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3587  *
3588  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3589  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3590  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3591  */
3592 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3593 {
3594         return 4096UL;
3595 }
3596 #endif
3597
3598 /*
3599  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3600  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3601  * hash function before the remainder is taken.
3602  */
3603 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3604 {
3605         return ffz(~size);
3606 }
3607
3608 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3609
3610 /*
3611  * Check if a pageblock contains reserved pages
3612  */
3613 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3614 {
3615         unsigned long pfn;
3616
3617         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3618                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3619                         return 1;
3620         }
3621         return 0;
3622 }
3623
3624 /*
3625  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3626  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3627  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3628  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3629  * blocks as reclaim kicks in
3630  */
3631 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3632 {
3633         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3634         struct page *page;
3635         unsigned long block_migratetype;
3636         int reserve;
3637
3638         /*
3639          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3640          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3641          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3642          * the block.
3643          */
3644         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3645         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3646         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3647         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3648                                                         pageblock_order;
3649
3650         /*
3651          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3652          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3653          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3654          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3655          * future allocation of hugepages at runtime.
3656          */
3657         reserve = min(2, reserve);
3658
3659         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3660                 if (!pfn_valid(pfn))
3661                         continue;
3662                 page = pfn_to_page(pfn);
3663
3664                 /* Watch out for overlapping nodes */
3665                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3666                         continue;
3667
3668                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3669
3670                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3671                 if (reserve > 0) {
3672                         /*
3673                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3674                          * them.
3675                          */
3676                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3677                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3678                                 continue;
3679
3680                         /* If this block is reserved, account for it */
3681                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3682                                 reserve--;
3683                                 continue;
3684                         }
3685
3686                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3687                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3688                                 set_pageblock_migratetype(page,
3689                                                         MIGRATE_RESERVE);
3690                                 move_freepages_block(zone, page,
3691                                                         MIGRATE_RESERVE);
3692                                 reserve--;
3693                                 continue;
3694                         }
3695                 }
3696
3697                 /*
3698                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3699                  * take it back
3700                  */
3701                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3702                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3703                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3704                 }
3705         }
3706 }
3707
3708 /*
3709  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3710  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3711  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3712  */
3713 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3714                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3715 {
3716         struct page *page;
3717         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3718         unsigned long pfn;
3719         struct zone *z;
3720
3721         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3722                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3723
3724         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3725         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3726                 /*
3727                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3728                  * handed to this function.  They do not
3729                  * exist on hotplugged memory.
3730                  */
3731                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3732                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3733                                 continue;
3734                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3735                                 continue;
3736                 }
3737                 page = pfn_to_page(pfn);
3738                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3739                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3740                 init_page_count(page);
3741                 reset_page_mapcount(page);
3742                 SetPageReserved(page);
3743                 /*
3744                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3745                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3746                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3747                  * the address space during boot when many long-lived
3748                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3749                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3750                  * setup_zone_migrate_reserve()
3751                  *
3752                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3753                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3754                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3755                  * pfn out of zone.
3756                  */
3757                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3758                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3759                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3760                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3761
3762                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3763 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3764                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3765                 if (!is_highmem_idx(zone))
3766                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3767 #endif
3768         }
3769 }
3770
3771 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3772 {
3773         int order, t;
3774         for_each_migratetype_order(order, t) {
3775                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3776                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3777         }
3778 }
3779
3780 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3781 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3782         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3783 #endif
3784
3785 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3786 {
3787 #ifdef CONFIG_MMU
3788         int batch;
3789
3790         /*
3791          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3792          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3793          *
3794          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3795          */
3796         batch = zone->present_pages / 1024;
3797         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3798                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3799         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3800         if (batch < 1)
3801                 batch = 1;
3802
3803         /*
3804          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3805          * of 2 value was found to be more likely to have
3806          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3807          *
3808          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3809          * batches of pages, one task can end up with a lot
3810          * of pages of one half of the possible page colors
3811          * and the other with pages of the other colors.
3812          */
3813         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3814
3815         return batch;
3816
3817 #else
3818         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3819          * conditions.
3820          *
3821          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3822          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3823          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3824          *
3825          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3826          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3827          * can be a significant delay between the individual batches being
3828          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3829          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3830          */
3831         return 0;
3832 #endif
3833 }
3834
3835 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3836 {
3837         struct per_cpu_pages *pcp;
3838         int migratetype;
3839
3840         memset(p, 0, sizeof(*p));
3841
3842         pcp = &p->pcp;
3843         pcp->count = 0;
3844         pcp->high = 6 * batch;
3845         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3846         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3847                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3848 }
3849
3850 /*
3851  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3852  * to the value high for the pageset p.
3853  */
3854
3855 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3856                                 unsigned long high)
3857 {
3858         struct per_cpu_pages *pcp;
3859
3860         pcp = &p->pcp;
3861         pcp->high = high;
3862         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3863         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3864                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3865 }
3866
3867 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3868 {
3869         int cpu;
3870
3871         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3872
3873         for_each_possible_cpu(cpu) {
3874                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3875
3876                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3877
3878                 if (percpu_pagelist_fraction)
3879                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3880                                 (zone->present_pages /
3881                                         percpu_pagelist_fraction));
3882         }
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3887  * Before this call only boot pagesets were available.
3888  */
3889 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3890 {
3891         struct zone *zone;
3892
3893         for_each_populated_zone(zone)
3894                 setup_zone_pageset(zone);
3895 }
3896
3897 static noinline __init_refok
3898 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3899 {
3900         int i;
3901         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3902         size_t alloc_size;
3903
3904         /*
3905          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3906          * per zone.
3907          */
3908         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3909                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3910         zone->wait_table_bits =
3911                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3912         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3913                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3914
3915         if (!slab_is_available()) {
3916                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3917                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3918         } else {
3919                 /*
3920                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3921                  * via memory hot-add.
3922                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3923                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3924                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3925                  * node itself as well.
3926                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3927                  * necessary.
3928                  */
3929                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3930         }
3931         if (!zone->wait_table)
3932                 return -ENOMEM;
3933
3934         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3935                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3936
3937         return 0;
3938 }
3939
3940 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3941 {
3942         /*
3943          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3944          * relies on the ability of the linker to provide the
3945          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3946          */
3947         zone->pageset = &boot_pageset;
3948
3949         if (zone->present_pages)
3950                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3951                         zone->name, zone->present_pages,
3952                                          zone_batchsize(zone));
3953 }
3954
3955 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3956                                         unsigned long zone_start_pfn,
3957                                         unsigned long size,
3958                                         enum memmap_context context)
3959 {
3960         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3961         int ret;
3962         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3963         if (ret)
3964                 return ret;
3965         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3966
3967         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3968
3969         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3970                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3971                         pgdat->node_id,
3972                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3973                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3974
3975         zone_init_free_lists(zone);
3976
3977         return 0;
3978 }
3979
3980 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3981 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3982 /*
3983  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3984  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3985  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3986  * alternative
3987  */
3988 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3989 {
3990         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3991         int i, nid;
3992
3993         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3994                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3995                         return nid;
3996         /* This is a memory hole */
3997         return -1;
3998 }
3999 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4000
4001 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4002 {
4003         int nid;
4004
4005         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4006         if (nid >= 0)
4007                 return nid;
4008         /* just returns 0 */
4009         return 0;
4010 }
4011
4012 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4013 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4014 {
4015         int nid;
4016
4017         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4018         if (nid >= 0 && nid != node)
4019                 return false;
4020         return true;
4021 }
4022 #endif
4023
4024 /**
4025  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4026  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4027  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4028  *
4029  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4030  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4031  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4032  */
4033 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4034 {
4035         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4036         int i, this_nid;
4037
4038         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4039                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4040                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4041
4042                 if (start_pfn < end_pfn)
4043                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4044                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4045                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4046         }
4047 }
4048
4049 /**
4050  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4051  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4052  *
4053  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4054  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4055  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4056  */
4057 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4058 {
4059         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4060         int i, this_nid;
4061
4062         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4063                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4064 }
4065
4066 /**
4067  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4068  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4069  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4070  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4071  *
4072  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4073  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4074  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4075  * PFNs will be 0.
4076  */
4077 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4078                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4079 {
4080         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4081         int i;
4082
4083         *start_pfn = -1UL;
4084         *end_pfn = 0;
4085
4086         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4087                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4088                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4089         }
4090
4091         if (*start_pfn == -1UL)
4092                 *start_pfn = 0;
4093 }
4094
4095 /*
4096  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4097  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4098  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4099  */
4100 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4101 {
4102         int zone_index;
4103         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4104                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4105                         continue;
4106
4107                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4108                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4109                         break;
4110         }
4111
4112         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4113         movable_zone = zone_index;
4114 }
4115
4116 /*
4117  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4118  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4119  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4120  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4121  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4122  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4123  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4124  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4125  */
4126 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4127                                         unsigned long zone_type,
4128                                         unsigned long node_start_pfn,
4129                                         unsigned long node_end_pfn,
4130                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4131                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4132 {
4133         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4134         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4135                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4136                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4137                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4138                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4139                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4140
4141                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4142                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4143                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4144                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4145
4146                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4147                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4148                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4149         }
4150 }
4151
4152 /*
4153  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4154  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4155  */
4156 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4157                                         unsigned long zone_type,
4158                                         unsigned long *ignored)
4159 {
4160         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4161         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4162
4163         /* Get the start and end of the node and zone */
4164         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4165         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4166         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4167         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4168                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4169                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4170
4171         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4172         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4173                 return 0;
4174
4175         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4176         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4177         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4178
4179         /* Return the spanned pages */
4180         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4181 }
4182
4183 /*
4184  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4185  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4186  */
4187 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4188                                 unsigned long range_start_pfn,
4189                                 unsigned long range_end_pfn)
4190 {
4191         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4192         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4193         int i;
4194
4195         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4196                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4197                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4198                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4199         }
4200         return nr_absent;
4201 }
4202
4203 /**
4204  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4205  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4206  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4207  *
4208  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4209  */
4210 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4211                                                         unsigned long end_pfn)
4212 {
4213         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4214 }
4215
4216 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4217 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4218                                         unsigned long zone_type,
4219                                         unsigned long *ignored)
4220 {
4221         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4222         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4223         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4224         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4225
4226         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4227         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4228         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4229
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         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4234 }
4235
4236 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4237 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4238                                         unsigned long zone_type,
4239                                         unsigned long *zones_size)
4240 {
4241         return zones_size[zone_type];
4242 }
4243
4244 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4245                                                 unsigned long zone_type,
4246                                                 unsigned long *zholes_size)
4247 {
4248         if (!zholes_size)
4249                 return 0;
4250
4251         return zholes_size[zone_type];
4252 }
4253
4254 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4255
4256 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4257                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4258 {
4259         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4260         enum zone_type i;
4261
4262         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4263                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4264                                                                 zones_size);
4265         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4266
4267         realtotalpages = totalpages;
4268         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4269                 realtotalpages -=
4270                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4271                                                                 zholes_size);
4272         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4273         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4274                                                         realtotalpages);
4275 }
4276
4277 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4278 /*
4279  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4280  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4281  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4282  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4283  * bytes.
4284  */
4285 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4286 {
4287         unsigned long usemapsize;
4288
4289         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4290         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4291         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4292         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4293
4294         return usemapsize / 8;
4295 }
4296
4297 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4298                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4299 {
4300         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4301         zone->pageblock_flags = NULL;
4302         if (usemapsize)
4303                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4304                                                                    usemapsize);
4305 }
4306 #else
4307 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4308                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4309 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4310
4311 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4312
4313 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4314 void __init set_pageblock_order(void)
4315 {
4316         unsigned int order;
4317
4318         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4319         if (pageblock_order)
4320                 return;
4321
4322         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4323                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4324         else
4325                 order = MAX_ORDER - 1;
4326
4327         /*
4328          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4329          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4330          * powerpc.
4331          */
4332         pageblock_order = order;
4333 }
4334 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4335
4336 /*
4337  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4338  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4339  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4340  * the kernel config
4341  */
4342 void __init set_pageblock_order(void)
4343 {
4344 }
4345
4346 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4347
4348 /*
4349  * Set up the zone data structures:
4350  *   - mark all pages reserved
4351  *   - mark all memory queues empty
4352  *   - clear the memory bitmaps
4353  */
4354 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4355                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4356 {
4357         enum zone_type j;
4358         int nid = pgdat->node_id;
4359         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4360         int ret;
4361
4362         pgdat_resize_init(pgdat);
4363         pgdat->nr_zones = 0;
4364         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4365         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4366         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4367
4368         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4369                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4370                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4371
4372                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4373                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4374                                                                 zholes_size);
4375
4376                 /*
4377                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4378                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4379                  * and per-cpu initialisations
4380                  */
4381                 memmap_pages =
4382                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4383                 if (realsize >= memmap_pages) {
4384                         realsize -= memmap_pages;
4385                         if (memmap_pages)
4386                                 printk(KERN_DEBUG
4387                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4388                                        zone_names[j], memmap_pages);
4389                 } else
4390                         printk(KERN_WARNING
4391                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4392                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4393
4394                 /* Account for reserved pages */
4395                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4396                         realsize -= dma_reserve;
4397                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4398                                         zone_names[0], dma_reserve);
4399                 }
4400
4401                 if (!is_highmem_idx(j))
4402                         nr_kernel_pages += realsize;
4403                 nr_all_pages += realsize;
4404
4405                 zone->spanned_pages = size;
4406                 zone->present_pages = realsize;
4407 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4408                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4409                                                 zone->spanned_pages;
4410                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4411 #endif
4412 #ifdef CONFIG_NUMA
4413                 zone->node = nid;
4414                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4415                                                 / 100;
4416                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4417 #endif
4418                 zone->name = zone_names[j];
4419                 spin_lock_init(&zone->lock);
4420                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4421                 zone_seqlock_init(zone);
4422                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4423
4424                 zone_pcp_init(zone);
4425                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4426                 zap_zone_vm_stats(zone);
4427                 zone->flags = 0;
4428 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4429                 zone->nr_pageblock_isolate = 0;
4430 #endif
4431                 if (!size)
4432                         continue;
4433
4434                 set_pageblock_order();
4435                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4436                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4437                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4438                 BUG_ON(ret);
4439                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4440                 zone_start_pfn += size;
4441         }
4442 }
4443
4444 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4445 {
4446         /* Skip empty nodes */
4447         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4448                 return;
4449
4450 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4451         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4452         if (!pgdat->node_mem_map) {
4453                 unsigned long size, start, end;
4454                 struct page *map;
4455
4456                 /*
4457                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4458                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4459                  * for the buddy allocator to function correctly.
4460                  */
4461                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4462                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4463                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4464                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4465                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4466                 if (!map)
4467                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4468                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4469         }
4470 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4471         /*
4472          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4473          */
4474         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4475                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4476 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4477                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4478                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4479 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4480         }
4481 #endif
4482 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4483 }
4484
4485 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4486                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4487 {
4488         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4489
4490         pgdat->node_id = nid;
4491         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4492         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4493
4494         alloc_node_mem_map(pgdat);
4495 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4496         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4497                 nid, (unsigned long)pgdat,
4498                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4499 #endif
4500
4501         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4502 }
4503
4504 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4505
4506 #if MAX_NUMNODES > 1
4507 /*
4508  * Figure out the number of possible node ids.
4509  */
4510 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4511 {
4512         unsigned int node;
4513         unsigned int highest = 0;
4514
4515         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4516                 highest = node;
4517         nr_node_ids = highest + 1;
4518 }
4519 #else
4520 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4521 {
4522 }
4523 #endif
4524
4525 /**
4526  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4527  *
4528  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4529  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4530  * all the nodes.
4531  *
4532  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4533  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4534  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4535  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4536  *
4537  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4538  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4539  * populated node map.
4540  *
4541  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4542  * requirement (single node).
4543  */
4544 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4545 {
4546         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4547         unsigned long start, end, mask;
4548         int last_nid = -1;
4549         int i, nid;
4550
4551         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4552                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4553                         last_nid = nid;
4554                         last_end = end;
4555                         continue;
4556                 }
4557
4558                 /*
4559                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4560                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4561                  * too coarse to separate the current node from the last.
4562                  */
4563                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4564                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4565                         mask <<= 1;
4566
4567                 /* accumulate all internode masks */
4568                 accl_mask |= mask;
4569         }
4570
4571         /* convert mask to number of pages */
4572         return ~accl_mask + 1;
4573 }
4574
4575 /* Find the lowest pfn for a node */
4576 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4577 {
4578         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4579         unsigned long start_pfn;
4580         int i;
4581
4582         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4583                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4584
4585         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4586                 printk(KERN_WARNING
4587                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4588                 return 0;
4589         }
4590
4591         return min_pfn;
4592 }
4593
4594 /**
4595  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4596  *
4597  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4598  * add_active_range().
4599  */
4600 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4601 {
4602         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4603 }
4604
4605 /*
4606  * early_calculate_totalpages()
4607  * Sum pages in active regions for movable zone.
4608  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4609  */
4610 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4611 {
4612         unsigned long totalpages = 0;
4613         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4614         int i, nid;
4615
4616         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4617                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4618
4619                 totalpages += pages;
4620                 if (pages)
4621                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4622         }
4623         return totalpages;
4624 }
4625
4626 /*
4627  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4628  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4629  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4630  * others
4631  */
4632 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4633 {
4634         int i, nid;
4635         unsigned long usable_startpfn;
4636         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4637         /* save the state before borrow the nodemask */
4638         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4639         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4640         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4641
4642         /*
4643          * If movablecore was specified, calculate what size of
4644          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4645          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4646          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4647          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4648          * what movablecore would have allowed.
4649          */
4650         if (required_movablecore) {
4651                 unsigned long corepages;
4652
4653                 /*
4654                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4655                  * was requested by the user
4656                  */
4657                 required_movablecore =
4658                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4659                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4660
4661                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4662         }
4663
4664         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4665         if (!required_kernelcore)
4666                 goto out;
4667
4668         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4669         find_usable_zone_for_movable();
4670         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4671
4672 restart:
4673         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4674         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4675         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4676                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4677
4678                 /*
4679                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4680                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4681                  * amount of memory for the kernel
4682                  */
4683                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4684                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4685
4686                 /*
4687                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4688                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4689                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4690                  */
4691                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4692
4693                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4694                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4695                         unsigned long size_pages;
4696
4697                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4698                         if (start_pfn >= end_pfn)
4699                                 continue;
4700
4701                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4702                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4703                                 unsigned long kernel_pages;
4704                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4705                                                                 - start_pfn;
4706
4707                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4708                                                         kernelcore_remaining);
4709                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4710                                                         required_kernelcore);
4711
4712                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4713                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4714
4715                                         /*
4716                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4717                                          * that if we have to rebalance
4718                                          * kernelcore across nodes, we will
4719                                          * not double account here
4720                                          */
4721                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4722                                         continue;
4723                                 }
4724                                 start_pfn = usable_startpfn;
4725                         }
4726
4727                         /*
4728                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4729                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4730                          * number of pages used as kernelcore
4731                          */
4732                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4733                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4734                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4735                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4736
4737                         /*
4738                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4739                          * break if the kernelcore for this node has been
4740                          * satisified
4741                          */
4742                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4743                                                                 size_pages);
4744                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4745                         if (!kernelcore_remaining)
4746                                 break;
4747                 }
4748         }
4749
4750         /*
4751          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4752          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4753          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4754          * satisified
4755          */
4756         usable_nodes--;
4757         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4758                 goto restart;
4759
4760         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4761         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4762                 zone_movable_pfn[nid] =
4763                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4764
4765 out:
4766         /* restore the node_state */
4767         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4768 }
4769
4770 /* Any regular memory on that node ? */
4771 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4772 {
4773 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4774         enum zone_type zone_type;
4775
4776         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4777                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4778                 if (zone->present_pages) {
4779                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4780                         break;
4781                 }
4782         }
4783 #endif
4784 }
4785
4786 /**
4787  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4788  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4789  *
4790  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4791  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4792  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4793  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4794  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4795  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4796  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4797  * at arch_max_dma_pfn.
4798  */
4799 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4800 {
4801         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4802         int i, nid;
4803
4804         /* Record where the zone boundaries are */
4805         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4806                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4807         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4808                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4809         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4810         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4811         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4812                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4813                         continue;
4814                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4815                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4816                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4817                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4818         }
4819         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4820         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4821
4822         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4823         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4824         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4825
4826         /* Print out the zone ranges */
4827         printk("Zone ranges:\n");
4828         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4829                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4830                         continue;
4831                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4832                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4833                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4834                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4835                 else
4836                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4837                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4838                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4839                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4840         }
4841
4842         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4843         printk("Movable zone start for each node\n");
4844         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4845                 if (zone_movable_pfn[i])
4846                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4847                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4848         }
4849
4850         /* Print out the early_node_map[] */
4851         printk("Early memory node ranges\n");
4852         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4853                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4854                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4855
4856         /* Initialise every node */
4857         mminit_verify_pageflags_layout();
4858         setup_nr_node_ids();
4859         for_each_online_node(nid) {
4860                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4861                 free_area_init_node(nid, NULL,
4862                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4863
4864                 /* Any memory on that node */
4865                 if (pgdat->node_present_pages)
4866                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4867                 check_for_regular_memory(pgdat);
4868         }
4869 }
4870
4871 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4872 {
4873         unsigned long long coremem;
4874         if (!p)
4875                 return -EINVAL;
4876
4877         coremem = memparse(p, &p);
4878         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4879
4880         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4881         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4882
4883         return 0;
4884 }
4885
4886 /*
4887  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4888  * cannot be reclaimed or migrated.
4889  */
4890 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4891 {
4892         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4893 }
4894
4895 /*
4896  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4897  * can be reclaimed or migrated.
4898  */
4899 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4900 {
4901         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4902 }
4903
4904 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4905 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4906
4907 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4908
4909 /**
4910  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4911  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4912  *
4913  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4914  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4915  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4916  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4917  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4918  * smaller per-cpu batchsize.
4919  */
4920 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4921 {
4922         dma_reserve = new_dma_reserve;
4923 }
4924
4925 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4926 {
4927         free_area_init_node(0, zones_size,
4928                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4929 }
4930
4931 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4932                                  unsigned long action, void *hcpu)
4933 {
4934         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4935
4936         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4937                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4938                 drain_pages(cpu);
4939
4940                 /*
4941                  * Spill the event counters of the dead processor
4942                  * into the current processors event counters.
4943                  * This artificially elevates the count of the current
4944                  * processor.
4945                  */
4946                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4947
4948                 /*
4949                  * Zero the differential counters of the dead processor
4950                  * so that the vm statistics are consistent.
4951                  *
4952                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4953                  * race with what we are doing.
4954                  */
4955                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4956         }
4957         return NOTIFY_OK;
4958 }
4959
4960 void __init page_alloc_init(void)
4961 {
4962         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4963 }
4964
4965 /*
4966  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4967  *      or min_free_kbytes changes.
4968  */
4969 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4970 {
4971         struct pglist_data *pgdat;
4972         unsigned long reserve_pages = 0;
4973         enum zone_type i, j;
4974
4975         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4976                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4977                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4978                         unsigned long max = 0;
4979
4980                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4981                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4982                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4983                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4984                         }
4985
4986                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4987                         max += high_wmark_pages(zone);
4988
4989                         if (max > zone->present_pages)
4990                                 max = zone->present_pages;
4991                         reserve_pages += max;
4992                         /*
4993                          * Lowmem reserves are not available to
4994                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4995                          * kswapd tries to balance zones to their high
4996                          * watermark.  As a result, neither should be
4997                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4998                          * situation where reclaim has to clean pages
4999                          * in order to balance the zones.
5000                          */
5001                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5002                 }
5003         }
5004         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5005         totalreserve_pages = reserve_pages;
5006 }
5007
5008 /*
5009  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5010  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5011  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5012  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5013  */
5014 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5015 {
5016         struct pglist_data *pgdat;
5017         enum zone_type j, idx;
5018
5019         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5020                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5021                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5022                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5023
5024                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5025
5026                         idx = j;
5027                         while (idx) {
5028                                 struct zone *lower_zone;
5029
5030                                 idx--;
5031
5032                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5033                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5034
5035                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5036                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5037                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5038                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5039                         }
5040                 }
5041         }
5042
5043         /* update totalreserve_pages */
5044         calculate_totalreserve_pages();
5045 }
5046
5047 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5048 {
5049         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5050         unsigned long lowmem_pages = 0;
5051         struct zone *zone;
5052         unsigned long flags;
5053
5054         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5055         for_each_zone(zone) {
5056                 if (!is_highmem(zone))
5057                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5058         }
5059
5060         for_each_zone(zone) {
5061                 u64 tmp;
5062
5063                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5064                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5065                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5066                 if (is_highmem(zone)) {
5067                         /*
5068                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5069                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5070                          * value here.
5071                          *
5072                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5073                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5074                          * not be capped for highmem.
5075                          */
5076                         int min_pages;
5077
5078                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5079                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5080                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5081                         if (min_pages > 128)
5082                                 min_pages = 128;
5083                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5084                 } else {
5085                         /*
5086                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5087                          * proportionate to the zone's size.
5088                          */
5089                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5090                 }
5091
5092                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5093                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5094
5095                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5096                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5097                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5098
5099                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5100                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5101         }
5102
5103         /* update totalreserve_pages */
5104         calculate_totalreserve_pages();
5105 }
5106
5107 /**
5108  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5109  * or when memory is hot-{added|removed}
5110  *
5111  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5112  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5113  */
5114 void setup_per_zone_wmarks(void)
5115 {
5116         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5117         __setup_per_zone_wmarks();
5118         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5119 }
5120
5121 /*
5122  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5123  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5124  * to be referenced again before it is swapped out.
5125  *
5126  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5127  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5128  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5129  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5130  *
5131  * total     target    max
5132  * memory    ratio     inactive anon
5133  * -------------------------------------
5134  *   10MB       1         5MB
5135  *  100MB       1        50MB
5136  *    1GB       3       250MB
5137  *   10GB      10       0.9GB
5138  *  100GB      31         3GB
5139  *    1TB     101        10GB
5140  *   10TB     320        32GB
5141  */
5142 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5143 {
5144         unsigned int gb, ratio;
5145
5146         /* Zone size in gigabytes */
5147         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5148         if (gb)
5149                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5150         else
5151                 ratio = 1;
5152
5153         zone->inactive_ratio = ratio;
5154 }
5155
5156 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5157 {
5158         struct zone *zone;
5159
5160         for_each_zone(zone)
5161                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5162 }
5163
5164 /*
5165  * Initialise min_free_kbytes.
5166  *
5167  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5168  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5169  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5170  *
5171  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5172  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5173  *
5174  * which yields
5175  *
5176  * 16MB:        512k
5177  * 32MB:        724k
5178  * 64MB:        1024k
5179  * 128MB:       1448k
5180  * 256MB:       2048k
5181  * 512MB:       2896k
5182  * 1024MB:      4096k
5183  * 2048MB:      5792k
5184  * 4096MB:      8192k
5185  * 8192MB:      11584k
5186  * 16384MB:     16384k
5187  */
5188 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5189 {
5190         unsigned long lowmem_kbytes;
5191
5192         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5193
5194         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5195         if (min_free_kbytes < 128)
5196                 min_free_kbytes = 128;
5197         if (min_free_kbytes > 65536)
5198                 min_free_kbytes = 65536;
5199         setup_per_zone_wmarks();
5200         refresh_zone_stat_thresholds();
5201         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5202         setup_per_zone_inactive_ratio();
5203         return 0;
5204 }
5205 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5206
5207 /*
5208  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5209  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5210  *      changes.
5211  */
5212 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5213         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5214 {
5215         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5216         if (write)
5217                 setup_per_zone_wmarks();
5218         return 0;
5219 }
5220
5221 #ifdef CONFIG_NUMA
5222 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5223         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5224 {
5225         struct zone *zone;
5226         int rc;
5227
5228         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5229         if (rc)
5230                 return rc;
5231
5232         for_each_zone(zone)
5233                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5234                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5235         return 0;
5236 }
5237
5238 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5239         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5240 {
5241         struct zone *zone;
5242         int rc;
5243
5244         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5245         if (rc)
5246                 return rc;
5247
5248         for_each_zone(zone)
5249                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5250                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5251         return 0;
5252 }
5253 #endif
5254
5255 /*
5256  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5257  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5258  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5259  *
5260  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5261  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5262  * if in function of the boot time zone sizes.
5263  */
5264 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5265         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5266 {
5267         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5268         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5269         return 0;
5270 }
5271
5272 /*
5273  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5274  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5275  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5276  */
5277
5278 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5279         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5280 {
5281         struct zone *zone;
5282         unsigned int cpu;
5283         int ret;
5284
5285         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5286         if (!write || (ret < 0))
5287                 return ret;
5288         for_each_populated_zone(zone) {
5289                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5290                         unsigned long  high;
5291                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5292                         setup_pagelist_highmark(
5293                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5294                 }
5295         }
5296         return 0;
5297 }
5298
5299 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5300
5301 #ifdef CONFIG_NUMA
5302 static int __init set_hashdist(char *str)
5303 {
5304         if (!str)
5305                 return 0;
5306         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5307         return 1;
5308 }
5309 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5310 #endif
5311
5312 /*
5313  * allocate a large system hash table from bootmem
5314  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5315  *   quantity of entries
5316  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5317  */
5318 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5319                                      unsigned long bucketsize,
5320                                      unsigned long numentries,
5321                                      int scale,
5322                                      int flags,
5323                                      unsigned int *_hash_shift,
5324                                      unsigned int *_hash_mask,
5325                                      unsigned long low_limit,
5326                                      unsigned long high_limit)
5327 {
5328         unsigned long long max = high_limit;
5329         unsigned long log2qty, size;
5330         void *table = NULL;
5331
5332         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5333         if (!numentries) {
5334                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5335                 numentries = nr_kernel_pages;
5336                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5337                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5338                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5339
5340                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5341                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5342                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5343                 else
5344                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5345
5346                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5347                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5348                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5349                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5350                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5351                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5352                                 BUG_ON(!numentries);
5353                         }
5354                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5355                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5356         }
5357         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5358
5359         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5360         if (max == 0) {
5361                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5362                 do_div(max, bucketsize);
5363         }
5364         max = min(max, 0x80000000ULL);
5365
5366         if (numentries < low_limit)
5367                 numentries = low_limit;
5368         if (numentries > max)
5369                 numentries = max;
5370
5371         log2qty = ilog2(numentries);
5372
5373         do {
5374                 size = bucketsize << log2qty;
5375                 if (flags & HASH_EARLY)
5376                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5377                 else if (hashdist)
5378                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5379                 else {
5380                         /*
5381                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5382                          * some pages at the end of hash table which
5383                          * alloc_pages_exact() automatically does
5384                          */
5385                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5386                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5387                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5388                         }
5389                 }
5390         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5391
5392         if (!table)
5393                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5394
5395         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5396                tablename,
5397                (1UL << log2qty),
5398                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5399                size);
5400
5401         if (_hash_shift)
5402                 *_hash_shift = log2qty;
5403         if (_hash_mask)
5404                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5405
5406         return table;
5407 }
5408
5409 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5410 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5411                                                         unsigned long pfn)
5412 {
5413 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5414         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5415 #else
5416         return zone->pageblock_flags;
5417 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5418 }
5419
5420 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5421 {
5422 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5423         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5424         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5425 #else
5426         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5427         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5428 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5429 }
5430
5431 /**
5432  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5433  * @page: The page within the block of interest
5434  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5435  * @end_bitidx: The last bit of interest
5436  * returns pageblock_bits flags
5437  */
5438 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5439                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5440 {
5441         struct zone *zone;
5442         unsigned long *bitmap;
5443         unsigned long pfn, bitidx;
5444         unsigned long flags = 0;
5445         unsigned long value = 1;
5446
5447         zone = page_zone(page);
5448         pfn = page_to_pfn(page);
5449         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5450         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5451
5452         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5453                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5454                         flags |= value;
5455
5456         return flags;
5457 }
5458
5459 /**
5460  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5461  * @page: The page within the block of interest
5462  * @start_bitidx: The first bit of interest
5463  * @end_bitidx: The last bit of interest
5464  * @flags: The flags to set
5465  */
5466 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5467                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5468 {
5469         struct zone *zone;
5470         unsigned long *bitmap;
5471         unsigned long pfn, bitidx;
5472         unsigned long value = 1;
5473
5474         zone = page_zone(page);
5475         pfn = page_to_pfn(page);
5476         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5477         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5478         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5479         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5480
5481         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5482                 if (flags & value)
5483                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5484                 else
5485                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5486 }
5487
5488 /*
5489  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5490  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5491  *
5492  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5493  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5494  * expect this function should be exact.
5495  */
5496 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5497 {
5498         unsigned long pfn, iter, found;
5499         int mt;
5500
5501         /*
5502          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5503          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5504          */
5505         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5506                 return false;
5507         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5508         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5509                 return false;
5510
5511         pfn = page_to_pfn(page);
5512         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5513                 unsigned long check = pfn + iter;
5514
5515                 if (!pfn_valid_within(check))
5516                         continue;
5517
5518                 page = pfn_to_page(check);
5519                 /*
5520                  * We can't use page_count without pin a page
5521                  * because another CPU can free compound page.
5522                  * This check already skips compound tails of THP
5523                  * because their page->_count is zero at all time.
5524                  */
5525                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5526                         if (PageBuddy(page))
5527                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5528                         continue;
5529                 }
5530
5531                 if (!PageLRU(page))
5532                         found++;
5533                 /*
5534                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5535                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5536                  * and it still to be fixed.
5537                  */
5538                 /*
5539                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5540                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5541                  *
5542                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5543                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5544                  * page at boot.
5545                  */
5546                 if (found > count)
5547                         return true;
5548         }
5549         return false;
5550 }
5551
5552 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5553 {
5554         struct zone *zone;
5555         unsigned long pfn;
5556
5557         /*
5558          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5559          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5560          * the zone but still within the section.
5561          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5562          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5563          */
5564         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5565                 return false;
5566
5567         zone = page_zone(page);
5568         pfn = page_to_pfn(page);
5569         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5570                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5571                 return false;
5572
5573         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5574 }
5575
5576 #ifdef CONFIG_CMA
5577
5578 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5579 {
5580         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5581                              pageblock_nr_pages) - 1);
5582 }
5583
5584 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5585 {
5586         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5587                                 pageblock_nr_pages));
5588 }
5589
5590 static struct page *
5591 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5592                              int **resultp)
5593 {
5594         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5595
5596         if (PageHighMem(page))
5597                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5598
5599         return alloc_page(gfp_mask);
5600 }
5601
5602 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5603 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5604 {
5605         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5606
5607         unsigned long pfn = start;
5608         unsigned int tries = 0;
5609         int ret = 0;
5610
5611         struct compact_control cc = {
5612                 .nr_migratepages = 0,
5613                 .order = -1,
5614                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5615                 .sync = true,
5616         };
5617         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5618
5619         migrate_prep_local();
5620
5621         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5622                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5623                         ret = -EINTR;
5624                         break;
5625                 }
5626
5627                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5628                         cc.nr_migratepages = 0;
5629                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5630                                                          pfn, end);
5631                         if (!pfn) {
5632                                 ret = -EINTR;
5633                                 break;
5634                         }
5635                         tries = 0;
5636                 } else if (++tries == 5) {
5637                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5638                         break;
5639                 }
5640
5641                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5642                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5643                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5644         }
5645
5646         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5647         return ret > 0 ? 0 : ret;
5648 }
5649
5650 /*
5651  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5652  */
5653 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5654 {
5655         unsigned long flags;
5656         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5657         zone->min_cma_pages += count;
5658         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5659         setup_per_zone_wmarks();
5660 }
5661
5662 /*
5663  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5664  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5665  *__alloc_pages_slowpath() function.
5666  */
5667 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5668 {
5669         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5670         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5671         int did_some_progress = 0;
5672         int order = 1;
5673
5674         /*
5675          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5676          * to stabilise at new watermark level.
5677          */
5678         __update_cma_watermarks(zone, count);
5679
5680         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5681         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5682                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5683
5684                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5685                                                       NULL);
5686                 if (!did_some_progress) {
5687                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5688                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5689                 }
5690         }
5691
5692         /* Restore original watermark levels. */
5693         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5694
5695         return count;
5696 }
5697
5698 /**
5699  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5700  * @start:      start PFN to allocate
5701  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5702  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5703  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5704  *                      in range must have the same migratetype and it must
5705  *                      be either of the two.
5706  *
5707  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5708  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5709  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5710  * pages fall in.
5711  *
5712  * The PFN range must belong to a single zone.
5713  *
5714  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5715  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5716  * need to be freed with free_contig_range().
5717  */
5718 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5719                        unsigned migratetype)
5720 {
5721         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5722         unsigned long outer_start, outer_end;
5723         int ret = 0, order;
5724
5725         /*
5726          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5727          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5728          * have different sizes, and due to the way page allocator
5729          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5730          * that page allocator won't try to merge buddies from
5731          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5732          * other migration type.
5733          *
5734          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5735          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5736          * we are interested in).  This will put all the pages in
5737          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5738          *
5739          * When this is done, we take the pages in range from page
5740          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5741          * page allocator will never consider using them.
5742          *
5743          * This lets us mark the pageblocks back as
5744          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5745          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5746          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5747          */
5748
5749         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5750                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5751         if (ret)
5752                 goto done;
5753
5754         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5755         if (ret)
5756                 goto done;
5757
5758         /*
5759          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5760          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5761          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5762          * What we are going to do is to allocate all pages from
5763          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5764          *
5765          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5766          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5767          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5768          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5769          * once this is done free the pages we are not interested in.
5770          *
5771          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5772          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5773          */
5774
5775         lru_add_drain_all();
5776         drain_all_pages();
5777
5778         order = 0;
5779         outer_start = start;
5780         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5781                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5782                         ret = -EBUSY;
5783                         goto done;
5784                 }
5785                 outer_start &= ~0UL << order;
5786         }
5787
5788         /* Make sure the range is really isolated. */
5789         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5790                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5791                        outer_start, end);
5792                 ret = -EBUSY;
5793                 goto done;
5794         }
5795
5796         /*
5797          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5798          * will not starve the system.
5799          */
5800         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5801
5802         /* Grab isolated pages from freelists. */
5803         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5804         if (!outer_end) {
5805                 ret = -EBUSY;
5806                 goto done;
5807         }
5808
5809         /* Free head and tail (if any) */
5810         if (start != outer_start)
5811                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5812         if (end != outer_end)
5813                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5814
5815 done:
5816         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5817                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5818         return ret;
5819 }
5820
5821 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5822 {
5823         for (; nr_pages--; ++pfn)
5824                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5825 }
5826 #endif
5827
5828 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5829 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5830 {
5831         struct zone *zone = data;
5832         int cpu;
5833         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5834
5835         for_each_possible_cpu(cpu) {
5836                 struct per_cpu_pageset *pset;
5837                 struct per_cpu_pages *pcp;
5838
5839                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5840                 pcp = &pset->pcp;
5841
5842                 local_irq_save(flags);
5843                 if (pcp->count > 0)
5844                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5845                 setup_pageset(pset, batch);
5846                 local_irq_restore(flags);
5847         }
5848         return 0;
5849 }
5850
5851 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5852 {
5853         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5854 }
5855 #endif
5856
5857 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5858 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5859 {
5860         unsigned long flags;
5861
5862         /* avoid races with drain_pages()  */
5863         local_irq_save(flags);
5864         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5865                 free_percpu(zone->pageset);
5866                 zone->pageset = &boot_pageset;
5867         }
5868         local_irq_restore(flags);
5869 }
5870
5871 /*
5872  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5873  */
5874 void
5875 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5876 {
5877         struct page *page;
5878         struct zone *zone;
5879         int order, i;
5880         unsigned long pfn;
5881         unsigned long flags;
5882         /* find the first valid pfn */
5883         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5884                 if (pfn_valid(pfn))
5885                         break;
5886         if (pfn == end_pfn)
5887                 return;
5888         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5889         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5890         pfn = start_pfn;
5891         while (pfn < end_pfn) {
5892                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5893                         pfn++;
5894                         continue;
5895                 }
5896                 page = pfn_to_page(pfn);
5897                 BUG_ON(page_count(page));
5898                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5899                 order = page_order(page);
5900 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5901                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5902                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5903 #endif
5904                 list_del(&page->lru);
5905                 rmv_page_order(page);
5906                 zone->free_area[order].nr_free--;
5907                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5908                                       - (1UL << order));
5909                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5910                         SetPageReserved((page+i));
5911                 pfn += (1 << order);
5912         }
5913         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5914 }
5915 #endif
5916
5917 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5918 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5919 {
5920         struct zone *zone = page_zone(page);
5921         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5922         unsigned long flags;
5923         int order;
5924
5925         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5926         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5927                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5928
5929                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5930                         break;
5931         }
5932         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5933
5934         return order < MAX_ORDER;
5935 }
5936 #endif
5937
5938 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5939         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5940         {1UL << PG_error,               "error"         },
5941         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5942         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5943         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5944         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5945         {1UL << PG_active,              "active"        },
5946         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5947         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5948         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5949         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5950         {1UL << PG_private,             "private"       },
5951         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5952         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5953 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5954         {1UL << PG_head,                "head"          },
5955         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5956 #else
5957         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5958 #endif
5959         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5960         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5961         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5962         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5963         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5964 #ifdef CONFIG_MMU
5965         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5966 #endif
5967 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5968         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5969 #endif
5970 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5971         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5972 #endif
5973 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5974         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
5975 #endif
5976 };
5977
5978 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5979 {
5980         const char *delim = "";
5981         unsigned long mask;
5982         int i;
5983
5984         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
5985
5986         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5987
5988         /* remove zone id */
5989         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5990
5991         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
5992
5993                 mask = pageflag_names[i].mask;
5994                 if ((flags & mask) != mask)
5995                         continue;
5996
5997                 flags &= ~mask;
5998                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5999                 delim = "|";
6000         }
6001
6002         /* check for left over flags */
6003         if (flags)
6004                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6005
6006         printk(")\n");
6007 }
6008
6009 void dump_page(struct page *page)
6010 {
6011         printk(KERN_ALERT
6012                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6013                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6014                 page->mapping, page->index);
6015         dump_page_flags(page->flags);
6016         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6017 }