]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: only set page->pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was used
[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 & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2120                                 preferred_zone, 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 & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2213                                         preferred_zone, 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 (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2298                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2299                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2300                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2301                 else if (!in_interrupt() &&
2302                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2303                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2304                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2305         }
2306
2307         return alloc_flags;
2308 }
2309
2310 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2311 {
2312         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2313 }
2314
2315 static inline struct page *
2316 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2317         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2318         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2319         int migratetype)
2320 {
2321         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2322         struct page *page = NULL;
2323         int alloc_flags;
2324         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2325         unsigned long did_some_progress;
2326         bool sync_migration = false;
2327         bool deferred_compaction = false;
2328
2329         /*
2330          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2331          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2332          * be using allocators in order of preference for an area that is
2333          * too large.
2334          */
2335         if (order >= MAX_ORDER) {
2336                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2337                 return NULL;
2338         }
2339
2340         /*
2341          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2342          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2343          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2344          * using a larger set of nodes after it has established that the
2345          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2346          * over allocated.
2347          */
2348         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2349                 goto nopage;
2350
2351 restart:
2352         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2353                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2354                                                 zone_idx(preferred_zone));
2355
2356         /*
2357          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2358          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2359          * to how we want to proceed.
2360          */
2361         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2362
2363         /*
2364          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2365          * cpusets.
2366          */
2367         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2368                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2369                                         &preferred_zone);
2370
2371 rebalance:
2372         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2373         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2374                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2375                         preferred_zone, migratetype);
2376         if (page)
2377                 goto got_pg;
2378
2379         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2380         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2381                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2382                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2383                                 preferred_zone, migratetype);
2384                 if (page) {
2385                         /*
2386                          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2387                          * necessary to allocate the page. The expectation is
2388                          * that the caller is taking steps that will free more
2389                          * memory. The caller should avoid the page being used
2390                          * for !PFMEMALLOC purposes.
2391                          */
2392                         page->pfmemalloc = true;
2393                         goto got_pg;
2394                 }
2395         }
2396
2397         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2398         if (!wait)
2399                 goto nopage;
2400
2401         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2402         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2403                 goto nopage;
2404
2405         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2406         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2407                 goto nopage;
2408
2409         /*
2410          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2411          * attempts after direct reclaim are synchronous
2412          */
2413         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2414                                         zonelist, high_zoneidx,
2415                                         nodemask,
2416                                         alloc_flags, preferred_zone,
2417                                         migratetype, sync_migration,
2418                                         &deferred_compaction,
2419                                         &did_some_progress);
2420         if (page)
2421                 goto got_pg;
2422         sync_migration = true;
2423
2424         /*
2425          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2426          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2427          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2428          * allocation now instead of entering direct reclaim
2429          */
2430         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2431                 goto nopage;
2432
2433         /* Try direct reclaim and then allocating */
2434         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2435                                         zonelist, high_zoneidx,
2436                                         nodemask,
2437                                         alloc_flags, preferred_zone,
2438                                         migratetype, &did_some_progress);
2439         if (page)
2440                 goto got_pg;
2441
2442         /*
2443          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2444          * running out of options and have to consider going OOM
2445          */
2446         if (!did_some_progress) {
2447                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2448                         if (oom_killer_disabled)
2449                                 goto nopage;
2450                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2451                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2452                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2453                                 goto nopage;
2454                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2455                                         zonelist, high_zoneidx,
2456                                         nodemask, preferred_zone,
2457                                         migratetype);
2458                         if (page)
2459                                 goto got_pg;
2460
2461                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2462                                 /*
2463                                  * The oom killer is not called for high-order
2464                                  * allocations that may fail, so if no progress
2465                                  * is being made, there are no other options and
2466                                  * retrying is unlikely to help.
2467                                  */
2468                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2469                                         goto nopage;
2470                                 /*
2471                                  * The oom killer is not called for lowmem
2472                                  * allocations to prevent needlessly killing
2473                                  * innocent tasks.
2474                                  */
2475                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2476                                         goto nopage;
2477                         }
2478
2479                         goto restart;
2480                 }
2481         }
2482
2483         /* Check if we should retry the allocation */
2484         pages_reclaimed += did_some_progress;
2485         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2486                                                 pages_reclaimed)) {
2487                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2488                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2489                 goto rebalance;
2490         } else {
2491                 /*
2492                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2493                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2494                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2495                  */
2496                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2497                                         zonelist, high_zoneidx,
2498                                         nodemask,
2499                                         alloc_flags, preferred_zone,
2500                                         migratetype, sync_migration,
2501                                         &deferred_compaction,
2502                                         &did_some_progress);
2503                 if (page)
2504                         goto got_pg;
2505         }
2506
2507 nopage:
2508         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2509         return page;
2510 got_pg:
2511         if (kmemcheck_enabled)
2512                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2513
2514         return page;
2515 }
2516
2517 /*
2518  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2519  */
2520 struct page *
2521 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2522                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2523 {
2524         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2525         struct zone *preferred_zone;
2526         struct page *page = NULL;
2527         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2528         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2529
2530         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2531
2532         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2533
2534         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2535
2536         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2537                 return NULL;
2538
2539         /*
2540          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2541          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2542          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2543          */
2544         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2545                 return NULL;
2546
2547 retry_cpuset:
2548         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2549
2550         /* The preferred zone is used for statistics later */
2551         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2552                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2553                                 &preferred_zone);
2554         if (!preferred_zone)
2555                 goto out;
2556
2557         /* First allocation attempt */
2558         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2559                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2560                         preferred_zone, migratetype);
2561         if (unlikely(!page))
2562                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2563                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2564                                 preferred_zone, migratetype);
2565         else
2566                 page->pfmemalloc = false;
2567
2568         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2569
2570 out:
2571         /*
2572          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2573          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2574          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2575          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2576          */
2577         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2578                 goto retry_cpuset;
2579
2580         return page;
2581 }
2582 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2583
2584 /*
2585  * Common helper functions.
2586  */
2587 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2588 {
2589         struct page *page;
2590
2591         /*
2592          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2593          * a highmem page
2594          */
2595         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2596
2597         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2598         if (!page)
2599                 return 0;
2600         return (unsigned long) page_address(page);
2601 }
2602 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2603
2604 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2605 {
2606         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2607 }
2608 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2609
2610 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2611 {
2612         if (put_page_testzero(page)) {
2613                 if (order == 0)
2614                         free_hot_cold_page(page, 0);
2615                 else
2616                         __free_pages_ok(page, order);
2617         }
2618 }
2619
2620 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2621
2622 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2623 {
2624         if (addr != 0) {
2625                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2626                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2627         }
2628 }
2629
2630 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2631
2632 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2633 {
2634         if (addr) {
2635                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2636                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2637
2638                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2639                 while (used < alloc_end) {
2640                         free_page(used);
2641                         used += PAGE_SIZE;
2642                 }
2643         }
2644         return (void *)addr;
2645 }
2646
2647 /**
2648  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2649  * @size: the number of bytes to allocate
2650  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2651  *
2652  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2653  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2654  * allocate memory in power-of-two pages.
2655  *
2656  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2657  *
2658  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2659  */
2660 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2661 {
2662         unsigned int order = get_order(size);
2663         unsigned long addr;
2664
2665         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2666         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2667 }
2668 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2669
2670 /**
2671  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2672  *                         pages on a node.
2673  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2674  * @size: the number of bytes to allocate
2675  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2676  *
2677  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2678  * back.
2679  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2680  * but is not exact.
2681  */
2682 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2683 {
2684         unsigned order = get_order(size);
2685         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2686         if (!p)
2687                 return NULL;
2688         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2691
2692 /**
2693  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2694  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2695  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2696  *
2697  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2698  */
2699 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2700 {
2701         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2702         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2703
2704         while (addr < end) {
2705                 free_page(addr);
2706                 addr += PAGE_SIZE;
2707         }
2708 }
2709 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2710
2711 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2712 {
2713         struct zoneref *z;
2714         struct zone *zone;
2715
2716         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2717         unsigned int sum = 0;
2718
2719         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2720
2721         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2722                 unsigned long size = zone->present_pages;
2723                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2724                 if (size > high)
2725                         sum += size - high;
2726         }
2727
2728         return sum;
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2733  */
2734 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2735 {
2736         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2737 }
2738 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2739
2740 /*
2741  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2742  */
2743 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2744 {
2745         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2746 }
2747
2748 static inline void show_node(struct zone *zone)
2749 {
2750         if (NUMA_BUILD)
2751                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2752 }
2753
2754 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2755 {
2756         val->totalram = totalram_pages;
2757         val->sharedram = 0;
2758         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2759         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2760         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2761         val->freehigh = nr_free_highpages();
2762         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2763 }
2764
2765 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2766
2767 #ifdef CONFIG_NUMA
2768 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2769 {
2770         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2771
2772         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2773         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2774 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2775         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2776         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2777                         NR_FREE_PAGES);
2778 #else
2779         val->totalhigh = 0;
2780         val->freehigh = 0;
2781 #endif
2782         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2783 }
2784 #endif
2785
2786 /*
2787  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2788  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2789  */
2790 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2791 {
2792         bool ret = false;
2793         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2794
2795         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2796                 goto out;
2797
2798         do {
2799                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2800                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2801         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2802 out:
2803         return ret;
2804 }
2805
2806 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2807
2808 /*
2809  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2810  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2811  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2812  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2813  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2814  */
2815 void show_free_areas(unsigned int filter)
2816 {
2817         int cpu;
2818         struct zone *zone;
2819
2820         for_each_populated_zone(zone) {
2821                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2822                         continue;
2823                 show_node(zone);
2824                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2825
2826                 for_each_online_cpu(cpu) {
2827                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2828
2829                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2830
2831                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2832                                cpu, pageset->pcp.high,
2833                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2834                 }
2835         }
2836
2837         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2838                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2839                 " unevictable:%lu"
2840                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2841                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2842                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2843                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2844                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2845                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2846                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2847                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2848                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2849                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2850                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2851                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2852                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2853                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2854                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2855                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2856                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2857                 global_page_state(NR_SHMEM),
2858                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2859                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2860
2861         for_each_populated_zone(zone) {
2862                 int i;
2863
2864                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2865                         continue;
2866                 show_node(zone);
2867                 printk("%s"
2868                         " free:%lukB"
2869                         " min:%lukB"
2870                         " low:%lukB"
2871                         " high:%lukB"
2872                         " active_anon:%lukB"
2873                         " inactive_anon:%lukB"
2874                         " active_file:%lukB"
2875                         " inactive_file:%lukB"
2876                         " unevictable:%lukB"
2877                         " isolated(anon):%lukB"
2878                         " isolated(file):%lukB"
2879                         " present:%lukB"
2880                         " mlocked:%lukB"
2881                         " dirty:%lukB"
2882                         " writeback:%lukB"
2883                         " mapped:%lukB"
2884                         " shmem:%lukB"
2885                         " slab_reclaimable:%lukB"
2886                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2887                         " kernel_stack:%lukB"
2888                         " pagetables:%lukB"
2889                         " unstable:%lukB"
2890                         " bounce:%lukB"
2891                         " writeback_tmp:%lukB"
2892                         " pages_scanned:%lu"
2893                         " all_unreclaimable? %s"
2894                         "\n",
2895                         zone->name,
2896                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2897                         K(min_wmark_pages(zone)),
2898                         K(low_wmark_pages(zone)),
2899                         K(high_wmark_pages(zone)),
2900                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2901                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2902                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2903                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2904                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2905                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2906                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2907                         K(zone->present_pages),
2908                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2909                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2910                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2911                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2912                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2913                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2914                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2915                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2916                                 THREAD_SIZE / 1024,
2917                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2918                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2919                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2920                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2921                         zone->pages_scanned,
2922                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2923                         );
2924                 printk("lowmem_reserve[]:");
2925                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2926                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2927                 printk("\n");
2928         }
2929
2930         for_each_populated_zone(zone) {
2931                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2932
2933                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2934                         continue;
2935                 show_node(zone);
2936                 printk("%s: ", zone->name);
2937
2938                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2939                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2940                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2941                         total += nr[order] << order;
2942                 }
2943                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2944                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2945                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2946                 printk("= %lukB\n", K(total));
2947         }
2948
2949         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2950
2951         show_swap_cache_info();
2952 }
2953
2954 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2955 {
2956         zoneref->zone = zone;
2957         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Builds allocation fallback zone lists.
2962  *
2963  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2964  */
2965 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2966                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2967 {
2968         struct zone *zone;
2969
2970         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2971         zone_type++;
2972
2973         do {
2974                 zone_type--;
2975                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2976                 if (populated_zone(zone)) {
2977                         zoneref_set_zone(zone,
2978                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2979                         check_highest_zone(zone_type);
2980                 }
2981
2982         } while (zone_type);
2983         return nr_zones;
2984 }
2985
2986
2987 /*
2988  *  zonelist_order:
2989  *  0 = automatic detection of better ordering.
2990  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2991  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2992  *
2993  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2994  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2995  */
2996 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2997 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2998 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2999
3000 /* zonelist order in the kernel.
3001  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3002  */
3003 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3004 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3005
3006
3007 #ifdef CONFIG_NUMA
3008 /* The value user specified ....changed by config */
3009 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3010 /* string for sysctl */
3011 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3012 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3013
3014 /*
3015  * interface for configure zonelist ordering.
3016  * command line option "numa_zonelist_order"
3017  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3018  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3019  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3020  */
3021
3022 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3023 {
3024         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3025                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3026         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3027                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3028         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3029                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3030         } else {
3031                 printk(KERN_WARNING
3032                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3033                         "%s\n", s);
3034                 return -EINVAL;
3035         }
3036         return 0;
3037 }
3038
3039 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3040 {
3041         int ret;
3042
3043         if (!s)
3044                 return 0;
3045
3046         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3047         if (ret == 0)
3048                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3049
3050         return ret;
3051 }
3052 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3053
3054 /*
3055  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3056  */
3057 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3058                 void __user *buffer, size_t *length,
3059                 loff_t *ppos)
3060 {
3061         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3062         int ret;
3063         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3064
3065         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3066         if (write)
3067                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3068         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3069         if (ret)
3070                 goto out;
3071         if (write) {
3072                 int oldval = user_zonelist_order;
3073                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3074                         /*
3075                          * bogus value.  restore saved string
3076                          */
3077                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3078                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3079                         user_zonelist_order = oldval;
3080                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3081                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3082                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3083                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3084                 }
3085         }
3086 out:
3087         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3088         return ret;
3089 }
3090
3091
3092 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3093 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3094
3095 /**
3096  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3097  * @node: node whose fallback list we're appending
3098  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3099  *
3100  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3101  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3102  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3103  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3104  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3105  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3106  * on them otherwise.
3107  * It returns -1 if no node is found.
3108  */
3109 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3110 {
3111         int n, val;
3112         int min_val = INT_MAX;
3113         int best_node = -1;
3114         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3115
3116         /* Use the local node if we haven't already */
3117         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3118                 node_set(node, *used_node_mask);
3119                 return node;
3120         }
3121
3122         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3123
3124                 /* Don't want a node to appear more than once */
3125                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3126                         continue;
3127
3128                 /* Use the distance array to find the distance */
3129                 val = node_distance(node, n);
3130
3131                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3132                 val += (n < node);
3133
3134                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3135                 tmp = cpumask_of_node(n);
3136                 if (!cpumask_empty(tmp))
3137                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3138
3139                 /* Slight preference for less loaded node */
3140                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3141                 val += node_load[n];
3142
3143                 if (val < min_val) {
3144                         min_val = val;
3145                         best_node = n;
3146                 }
3147         }
3148
3149         if (best_node >= 0)
3150                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3151
3152         return best_node;
3153 }
3154
3155
3156 /*
3157  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3158  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3159  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3160  */
3161 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3162 {
3163         int j;
3164         struct zonelist *zonelist;
3165
3166         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3167         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3168                 ;
3169         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3170                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3171         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3172         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3173 }
3174
3175 /*
3176  * Build gfp_thisnode zonelists
3177  */
3178 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3179 {
3180         int j;
3181         struct zonelist *zonelist;
3182
3183         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3184         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3185         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3186         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3187 }
3188
3189 /*
3190  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3191  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3192  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3193  * may still exist in local DMA zone.
3194  */
3195 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3196
3197 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3198 {
3199         int pos, j, node;
3200         int zone_type;          /* needs to be signed */
3201         struct zone *z;
3202         struct zonelist *zonelist;
3203
3204         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3205         pos = 0;
3206         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3207                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3208                         node = node_order[j];
3209                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3210                         if (populated_zone(z)) {
3211                                 zoneref_set_zone(z,
3212                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3213                                 check_highest_zone(zone_type);
3214                         }
3215                 }
3216         }
3217         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3218         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3219 }
3220
3221 static int default_zonelist_order(void)
3222 {
3223         int nid, zone_type;
3224         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3225         struct zone *z;
3226         int average_size;
3227         /*
3228          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3229          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3230          * into OOM very easily.
3231          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3232          */
3233         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3234         low_kmem_size = 0;
3235         total_size = 0;
3236         for_each_online_node(nid) {
3237                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3238                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3239                         if (populated_zone(z)) {
3240                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3241                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3242                                 total_size += z->present_pages;
3243                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3244                                 /*
3245                                  * If any node has only lowmem, then node order
3246                                  * is preferred to allow kernel allocations
3247                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3248                                  * on other nodes when there is an abundance of
3249                                  * lowmem available to allocate from.
3250                                  */
3251                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3252                         }
3253                 }
3254         }
3255         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3256             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3257                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3258         /*
3259          * look into each node's config.
3260          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3261          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3262          */
3263         average_size = total_size /
3264                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3265         for_each_online_node(nid) {
3266                 low_kmem_size = 0;
3267                 total_size = 0;
3268                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3269                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3270                         if (populated_zone(z)) {
3271                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3272                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3273                                 total_size += z->present_pages;
3274                         }
3275                 }
3276                 if (low_kmem_size &&
3277                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3278                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3279                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3280         }
3281         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3282 }
3283
3284 static void set_zonelist_order(void)
3285 {
3286         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3287                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3288         else
3289                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3290 }
3291
3292 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3293 {
3294         int j, node, load;
3295         enum zone_type i;
3296         nodemask_t used_mask;
3297         int local_node, prev_node;
3298         struct zonelist *zonelist;
3299         int order = current_zonelist_order;
3300
3301         /* initialize zonelists */
3302         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3303                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3304                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3305                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3306         }
3307
3308         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3309         local_node = pgdat->node_id;
3310         load = nr_online_nodes;
3311         prev_node = local_node;
3312         nodes_clear(used_mask);
3313
3314         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3315         j = 0;
3316
3317         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3318                 int distance = node_distance(local_node, node);
3319
3320                 /*
3321                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3322                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3323                  */
3324                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3325                         zone_reclaim_mode = 1;
3326
3327                 /*
3328                  * We don't want to pressure a particular node.
3329                  * So adding penalty to the first node in same
3330                  * distance group to make it round-robin.
3331                  */
3332                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3333                         node_load[node] = load;
3334
3335                 prev_node = node;
3336                 load--;
3337                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3338                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3339                 else
3340                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3341         }
3342
3343         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3344                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3345                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3346         }
3347
3348         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3349 }
3350
3351 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3352 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3353 {
3354         struct zonelist *zonelist;
3355         struct zonelist_cache *zlc;
3356         struct zoneref *z;
3357
3358         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3359         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3360         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3361         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3362                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3363 }
3364
3365 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3366 /*
3367  * Return node id of node used for "local" allocations.
3368  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3369  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3370  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3371  */
3372 int local_memory_node(int node)
3373 {
3374         struct zone *zone;
3375
3376         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3377                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3378                                    NULL,
3379                                    &zone);
3380         return zone->node;
3381 }
3382 #endif
3383
3384 #else   /* CONFIG_NUMA */
3385
3386 static void set_zonelist_order(void)
3387 {
3388         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3389 }
3390
3391 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3392 {
3393         int node, local_node;
3394         enum zone_type j;
3395         struct zonelist *zonelist;
3396
3397         local_node = pgdat->node_id;
3398
3399         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3400         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3401
3402         /*
3403          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3404          * of all the other nodes.
3405          * We don't want to pressure a particular node, so when
3406          * building the zones for node N, we make sure that the
3407          * zones coming right after the local ones are those from
3408          * node N+1 (modulo N)
3409          */
3410         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3411                 if (!node_online(node))
3412                         continue;
3413                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3414                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3415         }
3416         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3417                 if (!node_online(node))
3418                         continue;
3419                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3420                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3421         }
3422
3423         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3424         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3425 }
3426
3427 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3428 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3429 {
3430         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3431 }
3432
3433 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3434
3435 /*
3436  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3437  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3438  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3439  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3440  * with interrupts disabled.
3441  *
3442  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3443  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3444  * hotplugged processors.
3445  *
3446  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3447  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3448  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3449  */
3450 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3451 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3452 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3453
3454 /*
3455  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3456  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3457  */
3458 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3459
3460 /* return values int ....just for stop_machine() */
3461 static int __build_all_zonelists(void *data)
3462 {
3463         int nid;
3464         int cpu;
3465         pg_data_t *self = data;
3466
3467 #ifdef CONFIG_NUMA
3468         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3469 #endif
3470
3471         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3472                 build_zonelists(self);
3473                 build_zonelist_cache(self);
3474         }
3475
3476         for_each_online_node(nid) {
3477                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3478
3479                 build_zonelists(pgdat);
3480                 build_zonelist_cache(pgdat);
3481         }
3482
3483         /*
3484          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3485          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3486          * each zone will be allocated later when the per cpu
3487          * allocator is available.
3488          *
3489          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3490          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3491          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3492          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3493          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3494          * (a chicken-egg dilemma).
3495          */
3496         for_each_possible_cpu(cpu) {
3497                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3498
3499 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3500                 /*
3501                  * We now know the "local memory node" for each node--
3502                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3503                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3504                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3505                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3506                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3507                  */
3508                 if (cpu_online(cpu))
3509                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3510 #endif
3511         }
3512
3513         return 0;
3514 }
3515
3516 /*
3517  * Called with zonelists_mutex held always
3518  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3519  */
3520 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3521 {
3522         set_zonelist_order();
3523
3524         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3525                 __build_all_zonelists(NULL);
3526                 mminit_verify_zonelist();
3527                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3528         } else {
3529                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3530                    of zonelist */
3531 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3532                 if (zone)
3533                         setup_zone_pageset(zone);
3534 #endif
3535                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3536                 /* cpuset refresh routine should be here */
3537         }
3538         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3539         /*
3540          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3541          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3542          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3543          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3544          * disabled and enable it later
3545          */
3546         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3547                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3548         else
3549                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3550
3551         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3552                 "Total pages: %ld\n",
3553                         nr_online_nodes,
3554                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3555                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3556                         vm_total_pages);
3557 #ifdef CONFIG_NUMA
3558         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3559 #endif
3560 }
3561
3562 /*
3563  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3564  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3565  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3566  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3567  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3568  * conservative, even though it seems large.
3569  *
3570  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3571  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3572  */
3573 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3574
3575 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3576 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3577 {
3578         unsigned long size = 1;
3579
3580         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3581
3582         while (size < pages)
3583                 size <<= 1;
3584
3585         /*
3586          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3587          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3588          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3589          */
3590         size = min(size, 4096UL);
3591
3592         return max(size, 4UL);
3593 }
3594 #else
3595 /*
3596  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3597  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3598  *
3599  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3600  *
3601  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3602  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3603  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3604  *
3605  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3606  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3607  *
3608  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3609  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3610  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3611  */
3612 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3613 {
3614         return 4096UL;
3615 }
3616 #endif
3617
3618 /*
3619  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3620  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3621  * hash function before the remainder is taken.
3622  */
3623 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3624 {
3625         return ffz(~size);
3626 }
3627
3628 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3629
3630 /*
3631  * Check if a pageblock contains reserved pages
3632  */
3633 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3634 {
3635         unsigned long pfn;
3636
3637         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3638                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3639                         return 1;
3640         }
3641         return 0;
3642 }
3643
3644 /*
3645  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3646  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3647  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3648  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3649  * blocks as reclaim kicks in
3650  */
3651 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3652 {
3653         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3654         struct page *page;
3655         unsigned long block_migratetype;
3656         int reserve;
3657
3658         /*
3659          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3660          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3661          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3662          * the block.
3663          */
3664         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3665         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3666         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3667         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3668                                                         pageblock_order;
3669
3670         /*
3671          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3672          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3673          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3674          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3675          * future allocation of hugepages at runtime.
3676          */
3677         reserve = min(2, reserve);
3678
3679         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3680                 if (!pfn_valid(pfn))
3681                         continue;
3682                 page = pfn_to_page(pfn);
3683
3684                 /* Watch out for overlapping nodes */
3685                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3686                         continue;
3687
3688                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3689
3690                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3691                 if (reserve > 0) {
3692                         /*
3693                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3694                          * them.
3695                          */
3696                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3697                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3698                                 continue;
3699
3700                         /* If this block is reserved, account for it */
3701                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3702                                 reserve--;
3703                                 continue;
3704                         }
3705
3706                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3707                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3708                                 set_pageblock_migratetype(page,
3709                                                         MIGRATE_RESERVE);
3710                                 move_freepages_block(zone, page,
3711                                                         MIGRATE_RESERVE);
3712                                 reserve--;
3713                                 continue;
3714                         }
3715                 }
3716
3717                 /*
3718                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3719                  * take it back
3720                  */
3721                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3722                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3723                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3724                 }
3725         }
3726 }
3727
3728 /*
3729  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3730  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3731  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3732  */
3733 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3734                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3735 {
3736         struct page *page;
3737         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3738         unsigned long pfn;
3739         struct zone *z;
3740
3741         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3742                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3743
3744         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3745         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3746                 /*
3747                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3748                  * handed to this function.  They do not
3749                  * exist on hotplugged memory.
3750                  */
3751                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3752                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3753                                 continue;
3754                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3755                                 continue;
3756                 }
3757                 page = pfn_to_page(pfn);
3758                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3759                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3760                 init_page_count(page);
3761                 reset_page_mapcount(page);
3762                 SetPageReserved(page);
3763                 /*
3764                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3765                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3766                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3767                  * the address space during boot when many long-lived
3768                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3769                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3770                  * setup_zone_migrate_reserve()
3771                  *
3772                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3773                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3774                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3775                  * pfn out of zone.
3776                  */
3777                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3778                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3779                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3780                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3781
3782                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3783 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3784                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3785                 if (!is_highmem_idx(zone))
3786                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3787 #endif
3788         }
3789 }
3790
3791 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3792 {
3793         int order, t;
3794         for_each_migratetype_order(order, t) {
3795                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3796                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3797         }
3798 }
3799
3800 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3801 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3802         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3803 #endif
3804
3805 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3806 {
3807 #ifdef CONFIG_MMU
3808         int batch;
3809
3810         /*
3811          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3812          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3813          *
3814          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3815          */
3816         batch = zone->present_pages / 1024;
3817         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3818                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3819         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3820         if (batch < 1)
3821                 batch = 1;
3822
3823         /*
3824          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3825          * of 2 value was found to be more likely to have
3826          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3827          *
3828          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3829          * batches of pages, one task can end up with a lot
3830          * of pages of one half of the possible page colors
3831          * and the other with pages of the other colors.
3832          */
3833         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3834
3835         return batch;
3836
3837 #else
3838         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3839          * conditions.
3840          *
3841          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3842          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3843          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3844          *
3845          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3846          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3847          * can be a significant delay between the individual batches being
3848          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3849          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3850          */
3851         return 0;
3852 #endif
3853 }
3854
3855 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3856 {
3857         struct per_cpu_pages *pcp;
3858         int migratetype;
3859
3860         memset(p, 0, sizeof(*p));
3861
3862         pcp = &p->pcp;
3863         pcp->count = 0;
3864         pcp->high = 6 * batch;
3865         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3866         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3867                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3872  * to the value high for the pageset p.
3873  */
3874
3875 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3876                                 unsigned long high)
3877 {
3878         struct per_cpu_pages *pcp;
3879
3880         pcp = &p->pcp;
3881         pcp->high = high;
3882         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3883         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3884                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3885 }
3886
3887 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3888 {
3889         int cpu;
3890
3891         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3892
3893         for_each_possible_cpu(cpu) {
3894                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3895
3896                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3897
3898                 if (percpu_pagelist_fraction)
3899                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3900                                 (zone->present_pages /
3901                                         percpu_pagelist_fraction));
3902         }
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3907  * Before this call only boot pagesets were available.
3908  */
3909 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3910 {
3911         struct zone *zone;
3912
3913         for_each_populated_zone(zone)
3914                 setup_zone_pageset(zone);
3915 }
3916
3917 static noinline __init_refok
3918 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3919 {
3920         int i;
3921         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3922         size_t alloc_size;
3923
3924         /*
3925          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3926          * per zone.
3927          */
3928         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3929                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3930         zone->wait_table_bits =
3931                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3932         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3933                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3934
3935         if (!slab_is_available()) {
3936                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3937                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3938         } else {
3939                 /*
3940                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3941                  * via memory hot-add.
3942                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3943                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3944                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3945                  * node itself as well.
3946                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3947                  * necessary.
3948                  */
3949                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3950         }
3951         if (!zone->wait_table)
3952                 return -ENOMEM;
3953
3954         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3955                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3956
3957         return 0;
3958 }
3959
3960 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3961 {
3962         /*
3963          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3964          * relies on the ability of the linker to provide the
3965          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3966          */
3967         zone->pageset = &boot_pageset;
3968
3969         if (zone->present_pages)
3970                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3971                         zone->name, zone->present_pages,
3972                                          zone_batchsize(zone));
3973 }
3974
3975 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3976                                         unsigned long zone_start_pfn,
3977                                         unsigned long size,
3978                                         enum memmap_context context)
3979 {
3980         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3981         int ret;
3982         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3983         if (ret)
3984                 return ret;
3985         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3986
3987         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3988
3989         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3990                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3991                         pgdat->node_id,
3992                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3993                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3994
3995         zone_init_free_lists(zone);
3996
3997         return 0;
3998 }
3999
4000 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4001 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4002 /*
4003  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4004  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4005  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4006  * alternative
4007  */
4008 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4009 {
4010         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4011         int i, nid;
4012
4013         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4014                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4015                         return nid;
4016         /* This is a memory hole */
4017         return -1;
4018 }
4019 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4020
4021 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4022 {
4023         int nid;
4024
4025         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4026         if (nid >= 0)
4027                 return nid;
4028         /* just returns 0 */
4029         return 0;
4030 }
4031
4032 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4033 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4034 {
4035         int nid;
4036
4037         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4038         if (nid >= 0 && nid != node)
4039                 return false;
4040         return true;
4041 }
4042 #endif
4043
4044 /**
4045  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4046  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4047  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4048  *
4049  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4050  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4051  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4052  */
4053 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4054 {
4055         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4056         int i, this_nid;
4057
4058         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4059                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4060                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4061
4062                 if (start_pfn < end_pfn)
4063                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4064                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4065                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4066         }
4067 }
4068
4069 /**
4070  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4071  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4072  *
4073  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4074  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4075  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4076  */
4077 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4078 {
4079         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4080         int i, this_nid;
4081
4082         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4083                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4084 }
4085
4086 /**
4087  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4088  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4089  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4090  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4091  *
4092  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4093  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4094  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4095  * PFNs will be 0.
4096  */
4097 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4098                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4099 {
4100         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4101         int i;
4102
4103         *start_pfn = -1UL;
4104         *end_pfn = 0;
4105
4106         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4107                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4108                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4109         }
4110
4111         if (*start_pfn == -1UL)
4112                 *start_pfn = 0;
4113 }
4114
4115 /*
4116  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4117  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4118  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4119  */
4120 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4121 {
4122         int zone_index;
4123         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4124                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4125                         continue;
4126
4127                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4128                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4129                         break;
4130         }
4131
4132         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4133         movable_zone = zone_index;
4134 }
4135
4136 /*
4137  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4138  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4139  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4140  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4141  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4142  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4143  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4144  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4145  */
4146 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4147                                         unsigned long zone_type,
4148                                         unsigned long node_start_pfn,
4149                                         unsigned long node_end_pfn,
4150                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4151                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4152 {
4153         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4154         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4155                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4156                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4157                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4158                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4159                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4160
4161                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4162                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4163                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4164                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4165
4166                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4167                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4168                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4169         }
4170 }
4171
4172 /*
4173  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4174  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4175  */
4176 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4177                                         unsigned long zone_type,
4178                                         unsigned long *ignored)
4179 {
4180         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4181         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4182
4183         /* Get the start and end of the node and zone */
4184         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4185         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4186         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4187         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4188                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4189                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4190
4191         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4192         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4193                 return 0;
4194
4195         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4196         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4197         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4198
4199         /* Return the spanned pages */
4200         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4201 }
4202
4203 /*
4204  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4205  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4206  */
4207 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4208                                 unsigned long range_start_pfn,
4209                                 unsigned long range_end_pfn)
4210 {
4211         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4212         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4213         int i;
4214
4215         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4216                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4217                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4218                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4219         }
4220         return nr_absent;
4221 }
4222
4223 /**
4224  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4225  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4226  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4227  *
4228  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4229  */
4230 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4231                                                         unsigned long end_pfn)
4232 {
4233         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4234 }
4235
4236 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4237 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4238                                         unsigned long zone_type,
4239                                         unsigned long *ignored)
4240 {
4241         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4242         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4243         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4244         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4245
4246         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4247         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4248         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4249
4250         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4251                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4252                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4253         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4254 }
4255
4256 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4257 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4258                                         unsigned long zone_type,
4259                                         unsigned long *zones_size)
4260 {
4261         return zones_size[zone_type];
4262 }
4263
4264 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4265                                                 unsigned long zone_type,
4266                                                 unsigned long *zholes_size)
4267 {
4268         if (!zholes_size)
4269                 return 0;
4270
4271         return zholes_size[zone_type];
4272 }
4273
4274 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4275
4276 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4277                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4278 {
4279         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4280         enum zone_type i;
4281
4282         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4283                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4284                                                                 zones_size);
4285         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4286
4287         realtotalpages = totalpages;
4288         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4289                 realtotalpages -=
4290                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4291                                                                 zholes_size);
4292         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4293         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4294                                                         realtotalpages);
4295 }
4296
4297 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4298 /*
4299  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4300  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4301  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4302  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4303  * bytes.
4304  */
4305 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4306 {
4307         unsigned long usemapsize;
4308
4309         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4310         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4311         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4312         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4313
4314         return usemapsize / 8;
4315 }
4316
4317 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4318                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4319 {
4320         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4321         zone->pageblock_flags = NULL;
4322         if (usemapsize)
4323                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4324                                                                    usemapsize);
4325 }
4326 #else
4327 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4328                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4329 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4330
4331 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4332
4333 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4334 void __init set_pageblock_order(void)
4335 {
4336         unsigned int order;
4337
4338         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4339         if (pageblock_order)
4340                 return;
4341
4342         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4343                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4344         else
4345                 order = MAX_ORDER - 1;
4346
4347         /*
4348          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4349          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4350          * powerpc.
4351          */
4352         pageblock_order = order;
4353 }
4354 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4355
4356 /*
4357  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4358  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4359  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4360  * the kernel config
4361  */
4362 void __init set_pageblock_order(void)
4363 {
4364 }
4365
4366 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4367
4368 /*
4369  * Set up the zone data structures:
4370  *   - mark all pages reserved
4371  *   - mark all memory queues empty
4372  *   - clear the memory bitmaps
4373  */
4374 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4375                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4376 {
4377         enum zone_type j;
4378         int nid = pgdat->node_id;
4379         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4380         int ret;
4381
4382         pgdat_resize_init(pgdat);
4383         pgdat->nr_zones = 0;
4384         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4385         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4386         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4387
4388         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4389                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4390                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4391
4392                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4393                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4394                                                                 zholes_size);
4395
4396                 /*
4397                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4398                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4399                  * and per-cpu initialisations
4400                  */
4401                 memmap_pages =
4402                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4403                 if (realsize >= memmap_pages) {
4404                         realsize -= memmap_pages;
4405                         if (memmap_pages)
4406                                 printk(KERN_DEBUG
4407                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4408                                        zone_names[j], memmap_pages);
4409                 } else
4410                         printk(KERN_WARNING
4411                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4412                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4413
4414                 /* Account for reserved pages */
4415                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4416                         realsize -= dma_reserve;
4417                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4418                                         zone_names[0], dma_reserve);
4419                 }
4420
4421                 if (!is_highmem_idx(j))
4422                         nr_kernel_pages += realsize;
4423                 nr_all_pages += realsize;
4424
4425                 zone->spanned_pages = size;
4426                 zone->present_pages = realsize;
4427 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4428                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4429                                                 zone->spanned_pages;
4430                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4431 #endif
4432 #ifdef CONFIG_NUMA
4433                 zone->node = nid;
4434                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4435                                                 / 100;
4436                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4437 #endif
4438                 zone->name = zone_names[j];
4439                 spin_lock_init(&zone->lock);
4440                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4441                 zone_seqlock_init(zone);
4442                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4443
4444                 zone_pcp_init(zone);
4445                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4446                 zap_zone_vm_stats(zone);
4447                 zone->flags = 0;
4448 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4449                 zone->nr_pageblock_isolate = 0;
4450 #endif
4451                 if (!size)
4452                         continue;
4453
4454                 set_pageblock_order();
4455                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4456                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4457                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4458                 BUG_ON(ret);
4459                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4460                 zone_start_pfn += size;
4461         }
4462 }
4463
4464 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4465 {
4466         /* Skip empty nodes */
4467         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4468                 return;
4469
4470 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4471         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4472         if (!pgdat->node_mem_map) {
4473                 unsigned long size, start, end;
4474                 struct page *map;
4475
4476                 /*
4477                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4478                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4479                  * for the buddy allocator to function correctly.
4480                  */
4481                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4482                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4483                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4484                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4485                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4486                 if (!map)
4487                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4488                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4489         }
4490 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4491         /*
4492          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4493          */
4494         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4495                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4496 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4497                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4498                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4499 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4500         }
4501 #endif
4502 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4503 }
4504
4505 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4506                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4507 {
4508         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4509
4510         pgdat->node_id = nid;
4511         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4512         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4513
4514         alloc_node_mem_map(pgdat);
4515 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4516         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4517                 nid, (unsigned long)pgdat,
4518                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4519 #endif
4520
4521         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4522 }
4523
4524 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4525
4526 #if MAX_NUMNODES > 1
4527 /*
4528  * Figure out the number of possible node ids.
4529  */
4530 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4531 {
4532         unsigned int node;
4533         unsigned int highest = 0;
4534
4535         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4536                 highest = node;
4537         nr_node_ids = highest + 1;
4538 }
4539 #else
4540 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4541 {
4542 }
4543 #endif
4544
4545 /**
4546  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4547  *
4548  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4549  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4550  * all the nodes.
4551  *
4552  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4553  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4554  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4555  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4556  *
4557  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4558  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4559  * populated node map.
4560  *
4561  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4562  * requirement (single node).
4563  */
4564 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4565 {
4566         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4567         unsigned long start, end, mask;
4568         int last_nid = -1;
4569         int i, nid;
4570
4571         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4572                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4573                         last_nid = nid;
4574                         last_end = end;
4575                         continue;
4576                 }
4577
4578                 /*
4579                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4580                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4581                  * too coarse to separate the current node from the last.
4582                  */
4583                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4584                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4585                         mask <<= 1;
4586
4587                 /* accumulate all internode masks */
4588                 accl_mask |= mask;
4589         }
4590
4591         /* convert mask to number of pages */
4592         return ~accl_mask + 1;
4593 }
4594
4595 /* Find the lowest pfn for a node */
4596 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4597 {
4598         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4599         unsigned long start_pfn;
4600         int i;
4601
4602         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4603                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4604
4605         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4606                 printk(KERN_WARNING
4607                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4608                 return 0;
4609         }
4610
4611         return min_pfn;
4612 }
4613
4614 /**
4615  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4616  *
4617  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4618  * add_active_range().
4619  */
4620 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4621 {
4622         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4623 }
4624
4625 /*
4626  * early_calculate_totalpages()
4627  * Sum pages in active regions for movable zone.
4628  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4629  */
4630 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4631 {
4632         unsigned long totalpages = 0;
4633         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4634         int i, nid;
4635
4636         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4637                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4638
4639                 totalpages += pages;
4640                 if (pages)
4641                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4642         }
4643         return totalpages;
4644 }
4645
4646 /*
4647  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4648  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4649  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4650  * others
4651  */
4652 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4653 {
4654         int i, nid;
4655         unsigned long usable_startpfn;
4656         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4657         /* save the state before borrow the nodemask */
4658         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4659         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4660         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4661
4662         /*
4663          * If movablecore was specified, calculate what size of
4664          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4665          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4666          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4667          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4668          * what movablecore would have allowed.
4669          */
4670         if (required_movablecore) {
4671                 unsigned long corepages;
4672
4673                 /*
4674                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4675                  * was requested by the user
4676                  */
4677                 required_movablecore =
4678                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4679                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4680
4681                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4682         }
4683
4684         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4685         if (!required_kernelcore)
4686                 goto out;
4687
4688         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4689         find_usable_zone_for_movable();
4690         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4691
4692 restart:
4693         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4694         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4695         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4696                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4697
4698                 /*
4699                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4700                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4701                  * amount of memory for the kernel
4702                  */
4703                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4704                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4705
4706                 /*
4707                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4708                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4709                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4710                  */
4711                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4712
4713                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4714                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4715                         unsigned long size_pages;
4716
4717                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4718                         if (start_pfn >= end_pfn)
4719                                 continue;
4720
4721                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4722                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4723                                 unsigned long kernel_pages;
4724                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4725                                                                 - start_pfn;
4726
4727                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4728                                                         kernelcore_remaining);
4729                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4730                                                         required_kernelcore);
4731
4732                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4733                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4734
4735                                         /*
4736                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4737                                          * that if we have to rebalance
4738                                          * kernelcore across nodes, we will
4739                                          * not double account here
4740                                          */
4741                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4742                                         continue;
4743                                 }
4744                                 start_pfn = usable_startpfn;
4745                         }
4746
4747                         /*
4748                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4749                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4750                          * number of pages used as kernelcore
4751                          */
4752                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4753                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4754                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4755                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4756
4757                         /*
4758                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4759                          * break if the kernelcore for this node has been
4760                          * satisified
4761                          */
4762                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4763                                                                 size_pages);
4764                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4765                         if (!kernelcore_remaining)
4766                                 break;
4767                 }
4768         }
4769
4770         /*
4771          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4772          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4773          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4774          * satisified
4775          */
4776         usable_nodes--;
4777         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4778                 goto restart;
4779
4780         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4781         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4782                 zone_movable_pfn[nid] =
4783                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4784
4785 out:
4786         /* restore the node_state */
4787         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4788 }
4789
4790 /* Any regular memory on that node ? */
4791 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4792 {
4793 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4794         enum zone_type zone_type;
4795
4796         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4797                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4798                 if (zone->present_pages) {
4799                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4800                         break;
4801                 }
4802         }
4803 #endif
4804 }
4805
4806 /**
4807  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4808  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4809  *
4810  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4811  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4812  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4813  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4814  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4815  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4816  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4817  * at arch_max_dma_pfn.
4818  */
4819 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4820 {
4821         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4822         int i, nid;
4823
4824         /* Record where the zone boundaries are */
4825         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4826                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4827         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4828                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4829         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4830         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4831         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4832                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4833                         continue;
4834                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4835                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4836                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4837                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4838         }
4839         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4840         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4841
4842         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4843         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4844         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4845
4846         /* Print out the zone ranges */
4847         printk("Zone ranges:\n");
4848         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4849                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4850                         continue;
4851                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4852                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4853                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4854                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4855                 else
4856                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4857                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4858                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4859                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4860         }
4861
4862         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4863         printk("Movable zone start for each node\n");
4864         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4865                 if (zone_movable_pfn[i])
4866                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4867                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4868         }
4869
4870         /* Print out the early_node_map[] */
4871         printk("Early memory node ranges\n");
4872         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4873                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4874                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4875
4876         /* Initialise every node */
4877         mminit_verify_pageflags_layout();
4878         setup_nr_node_ids();
4879         for_each_online_node(nid) {
4880                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4881                 free_area_init_node(nid, NULL,
4882                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4883
4884                 /* Any memory on that node */
4885                 if (pgdat->node_present_pages)
4886                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4887                 check_for_regular_memory(pgdat);
4888         }
4889 }
4890
4891 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4892 {
4893         unsigned long long coremem;
4894         if (!p)
4895                 return -EINVAL;
4896
4897         coremem = memparse(p, &p);
4898         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4899
4900         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4901         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4902
4903         return 0;
4904 }
4905
4906 /*
4907  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4908  * cannot be reclaimed or migrated.
4909  */
4910 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4911 {
4912         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4913 }
4914
4915 /*
4916  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4917  * can be reclaimed or migrated.
4918  */
4919 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4920 {
4921         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4922 }
4923
4924 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4925 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4926
4927 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4928
4929 /**
4930  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4931  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4932  *
4933  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4934  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4935  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4936  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4937  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4938  * smaller per-cpu batchsize.
4939  */
4940 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4941 {
4942         dma_reserve = new_dma_reserve;
4943 }
4944
4945 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4946 {
4947         free_area_init_node(0, zones_size,
4948                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4949 }
4950
4951 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4952                                  unsigned long action, void *hcpu)
4953 {
4954         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4955
4956         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4957                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4958                 drain_pages(cpu);
4959
4960                 /*
4961                  * Spill the event counters of the dead processor
4962                  * into the current processors event counters.
4963                  * This artificially elevates the count of the current
4964                  * processor.
4965                  */
4966                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4967
4968                 /*
4969                  * Zero the differential counters of the dead processor
4970                  * so that the vm statistics are consistent.
4971                  *
4972                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4973                  * race with what we are doing.
4974                  */
4975                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4976         }
4977         return NOTIFY_OK;
4978 }
4979
4980 void __init page_alloc_init(void)
4981 {
4982         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4983 }
4984
4985 /*
4986  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4987  *      or min_free_kbytes changes.
4988  */
4989 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4990 {
4991         struct pglist_data *pgdat;
4992         unsigned long reserve_pages = 0;
4993         enum zone_type i, j;
4994
4995         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4996                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4997                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4998                         unsigned long max = 0;
4999
5000                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5001                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5002                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5003                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5004                         }
5005
5006                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5007                         max += high_wmark_pages(zone);
5008
5009                         if (max > zone->present_pages)
5010                                 max = zone->present_pages;
5011                         reserve_pages += max;
5012                         /*
5013                          * Lowmem reserves are not available to
5014                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5015                          * kswapd tries to balance zones to their high
5016                          * watermark.  As a result, neither should be
5017                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5018                          * situation where reclaim has to clean pages
5019                          * in order to balance the zones.
5020                          */
5021                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5022                 }
5023         }
5024         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5025         totalreserve_pages = reserve_pages;
5026 }
5027
5028 /*
5029  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5030  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5031  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5032  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5033  */
5034 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5035 {
5036         struct pglist_data *pgdat;
5037         enum zone_type j, idx;
5038
5039         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5040                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5041                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5042                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5043
5044                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5045
5046                         idx = j;
5047                         while (idx) {
5048                                 struct zone *lower_zone;
5049
5050                                 idx--;
5051
5052                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5053                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5054
5055                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5056                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5057                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5058                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5059                         }
5060                 }
5061         }
5062
5063         /* update totalreserve_pages */
5064         calculate_totalreserve_pages();
5065 }
5066
5067 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5068 {
5069         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5070         unsigned long lowmem_pages = 0;
5071         struct zone *zone;
5072         unsigned long flags;
5073
5074         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5075         for_each_zone(zone) {
5076                 if (!is_highmem(zone))
5077                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5078         }
5079
5080         for_each_zone(zone) {
5081                 u64 tmp;
5082
5083                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5084                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5085                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5086                 if (is_highmem(zone)) {
5087                         /*
5088                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5089                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5090                          * value here.
5091                          *
5092                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5093                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5094                          * not be capped for highmem.
5095                          */
5096                         int min_pages;
5097
5098                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5099                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5100                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5101                         if (min_pages > 128)
5102                                 min_pages = 128;
5103                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5104                 } else {
5105                         /*
5106                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5107                          * proportionate to the zone's size.
5108                          */
5109                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5110                 }
5111
5112                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5113                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5114
5115                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5116                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5117                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5118
5119                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5120                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5121         }
5122
5123         /* update totalreserve_pages */
5124         calculate_totalreserve_pages();
5125 }
5126
5127 /**
5128  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5129  * or when memory is hot-{added|removed}
5130  *
5131  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5132  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5133  */
5134 void setup_per_zone_wmarks(void)
5135 {
5136         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5137         __setup_per_zone_wmarks();
5138         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5139 }
5140
5141 /*
5142  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5143  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5144  * to be referenced again before it is swapped out.
5145  *
5146  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5147  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5148  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5149  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5150  *
5151  * total     target    max
5152  * memory    ratio     inactive anon
5153  * -------------------------------------
5154  *   10MB       1         5MB
5155  *  100MB       1        50MB
5156  *    1GB       3       250MB
5157  *   10GB      10       0.9GB
5158  *  100GB      31         3GB
5159  *    1TB     101        10GB
5160  *   10TB     320        32GB
5161  */
5162 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5163 {
5164         unsigned int gb, ratio;
5165
5166         /* Zone size in gigabytes */
5167         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5168         if (gb)
5169                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5170         else
5171                 ratio = 1;
5172
5173         zone->inactive_ratio = ratio;
5174 }
5175
5176 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5177 {
5178         struct zone *zone;
5179
5180         for_each_zone(zone)
5181                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5182 }
5183
5184 /*
5185  * Initialise min_free_kbytes.
5186  *
5187  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5188  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5189  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5190  *
5191  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5192  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5193  *
5194  * which yields
5195  *
5196  * 16MB:        512k
5197  * 32MB:        724k
5198  * 64MB:        1024k
5199  * 128MB:       1448k
5200  * 256MB:       2048k
5201  * 512MB:       2896k
5202  * 1024MB:      4096k
5203  * 2048MB:      5792k
5204  * 4096MB:      8192k
5205  * 8192MB:      11584k
5206  * 16384MB:     16384k
5207  */
5208 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5209 {
5210         unsigned long lowmem_kbytes;
5211
5212         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5213
5214         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5215         if (min_free_kbytes < 128)
5216                 min_free_kbytes = 128;
5217         if (min_free_kbytes > 65536)
5218                 min_free_kbytes = 65536;
5219         setup_per_zone_wmarks();
5220         refresh_zone_stat_thresholds();
5221         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5222         setup_per_zone_inactive_ratio();
5223         return 0;
5224 }
5225 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5226
5227 /*
5228  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5229  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5230  *      changes.
5231  */
5232 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5233         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5234 {
5235         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5236         if (write)
5237                 setup_per_zone_wmarks();
5238         return 0;
5239 }
5240
5241 #ifdef CONFIG_NUMA
5242 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5243         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5244 {
5245         struct zone *zone;
5246         int rc;
5247
5248         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5249         if (rc)
5250                 return rc;
5251
5252         for_each_zone(zone)
5253                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5254                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5255         return 0;
5256 }
5257
5258 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5259         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5260 {
5261         struct zone *zone;
5262         int rc;
5263
5264         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5265         if (rc)
5266                 return rc;
5267
5268         for_each_zone(zone)
5269                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5270                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5271         return 0;
5272 }
5273 #endif
5274
5275 /*
5276  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5277  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5278  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5279  *
5280  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5281  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5282  * if in function of the boot time zone sizes.
5283  */
5284 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5285         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5286 {
5287         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5288         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5289         return 0;
5290 }
5291
5292 /*
5293  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5294  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5295  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5296  */
5297
5298 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5299         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5300 {
5301         struct zone *zone;
5302         unsigned int cpu;
5303         int ret;
5304
5305         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5306         if (!write || (ret < 0))
5307                 return ret;
5308         for_each_populated_zone(zone) {
5309                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5310                         unsigned long  high;
5311                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5312                         setup_pagelist_highmark(
5313                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5314                 }
5315         }
5316         return 0;
5317 }
5318
5319 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5320
5321 #ifdef CONFIG_NUMA
5322 static int __init set_hashdist(char *str)
5323 {
5324         if (!str)
5325                 return 0;
5326         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5327         return 1;
5328 }
5329 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5330 #endif
5331
5332 /*
5333  * allocate a large system hash table from bootmem
5334  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5335  *   quantity of entries
5336  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5337  */
5338 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5339                                      unsigned long bucketsize,
5340                                      unsigned long numentries,
5341                                      int scale,
5342                                      int flags,
5343                                      unsigned int *_hash_shift,
5344                                      unsigned int *_hash_mask,
5345                                      unsigned long low_limit,
5346                                      unsigned long high_limit)
5347 {
5348         unsigned long long max = high_limit;
5349         unsigned long log2qty, size;
5350         void *table = NULL;
5351
5352         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5353         if (!numentries) {
5354                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5355                 numentries = nr_kernel_pages;
5356                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5357                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5358                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5359
5360                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5361                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5362                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5363                 else
5364                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5365
5366                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5367                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5368                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5369                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5370                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5371                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5372                                 BUG_ON(!numentries);
5373                         }
5374                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5375                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5376         }
5377         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5378
5379         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5380         if (max == 0) {
5381                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5382                 do_div(max, bucketsize);
5383         }
5384         max = min(max, 0x80000000ULL);
5385
5386         if (numentries < low_limit)
5387                 numentries = low_limit;
5388         if (numentries > max)
5389                 numentries = max;
5390
5391         log2qty = ilog2(numentries);
5392
5393         do {
5394                 size = bucketsize << log2qty;
5395                 if (flags & HASH_EARLY)
5396                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5397                 else if (hashdist)
5398                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5399                 else {
5400                         /*
5401                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5402                          * some pages at the end of hash table which
5403                          * alloc_pages_exact() automatically does
5404                          */
5405                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5406                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5407                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5408                         }
5409                 }
5410         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5411
5412         if (!table)
5413                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5414
5415         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5416                tablename,
5417                (1UL << log2qty),
5418                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5419                size);
5420
5421         if (_hash_shift)
5422                 *_hash_shift = log2qty;
5423         if (_hash_mask)
5424                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5425
5426         return table;
5427 }
5428
5429 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5430 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5431                                                         unsigned long pfn)
5432 {
5433 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5434         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5435 #else
5436         return zone->pageblock_flags;
5437 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5438 }
5439
5440 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5441 {
5442 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5443         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5444         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5445 #else
5446         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5447         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5448 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5449 }
5450
5451 /**
5452  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5453  * @page: The page within the block of interest
5454  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5455  * @end_bitidx: The last bit of interest
5456  * returns pageblock_bits flags
5457  */
5458 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5459                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5460 {
5461         struct zone *zone;
5462         unsigned long *bitmap;
5463         unsigned long pfn, bitidx;
5464         unsigned long flags = 0;
5465         unsigned long value = 1;
5466
5467         zone = page_zone(page);
5468         pfn = page_to_pfn(page);
5469         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5470         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5471
5472         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5473                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5474                         flags |= value;
5475
5476         return flags;
5477 }
5478
5479 /**
5480  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5481  * @page: The page within the block of interest
5482  * @start_bitidx: The first bit of interest
5483  * @end_bitidx: The last bit of interest
5484  * @flags: The flags to set
5485  */
5486 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5487                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5488 {
5489         struct zone *zone;
5490         unsigned long *bitmap;
5491         unsigned long pfn, bitidx;
5492         unsigned long value = 1;
5493
5494         zone = page_zone(page);
5495         pfn = page_to_pfn(page);
5496         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5497         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5498         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5499         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5500
5501         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5502                 if (flags & value)
5503                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5504                 else
5505                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5506 }
5507
5508 /*
5509  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5510  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5511  *
5512  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5513  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5514  * expect this function should be exact.
5515  */
5516 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5517 {
5518         unsigned long pfn, iter, found;
5519         int mt;
5520
5521         /*
5522          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5523          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5524          */
5525         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5526                 return false;
5527         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5528         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5529                 return false;
5530
5531         pfn = page_to_pfn(page);
5532         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5533                 unsigned long check = pfn + iter;
5534
5535                 if (!pfn_valid_within(check))
5536                         continue;
5537
5538                 page = pfn_to_page(check);
5539                 /*
5540                  * We can't use page_count without pin a page
5541                  * because another CPU can free compound page.
5542                  * This check already skips compound tails of THP
5543                  * because their page->_count is zero at all time.
5544                  */
5545                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5546                         if (PageBuddy(page))
5547                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5548                         continue;
5549                 }
5550
5551                 if (!PageLRU(page))
5552                         found++;
5553                 /*
5554                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5555                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5556                  * and it still to be fixed.
5557                  */
5558                 /*
5559                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5560                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5561                  *
5562                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5563                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5564                  * page at boot.
5565                  */
5566                 if (found > count)
5567                         return true;
5568         }
5569         return false;
5570 }
5571
5572 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5573 {
5574         struct zone *zone;
5575         unsigned long pfn;
5576
5577         /*
5578          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5579          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5580          * the zone but still within the section.
5581          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5582          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5583          */
5584         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5585                 return false;
5586
5587         zone = page_zone(page);
5588         pfn = page_to_pfn(page);
5589         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5590                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5591                 return false;
5592
5593         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5594 }
5595
5596 #ifdef CONFIG_CMA
5597
5598 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5599 {
5600         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5601                              pageblock_nr_pages) - 1);
5602 }
5603
5604 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5605 {
5606         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5607                                 pageblock_nr_pages));
5608 }
5609
5610 static struct page *
5611 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5612                              int **resultp)
5613 {
5614         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5615
5616         if (PageHighMem(page))
5617                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5618
5619         return alloc_page(gfp_mask);
5620 }
5621
5622 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5623 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5624 {
5625         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5626
5627         unsigned long pfn = start;
5628         unsigned int tries = 0;
5629         int ret = 0;
5630
5631         struct compact_control cc = {
5632                 .nr_migratepages = 0,
5633                 .order = -1,
5634                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5635                 .sync = true,
5636         };
5637         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5638
5639         migrate_prep_local();
5640
5641         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5642                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5643                         ret = -EINTR;
5644                         break;
5645                 }
5646
5647                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5648                         cc.nr_migratepages = 0;
5649                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5650                                                          pfn, end);
5651                         if (!pfn) {
5652                                 ret = -EINTR;
5653                                 break;
5654                         }
5655                         tries = 0;
5656                 } else if (++tries == 5) {
5657                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5658                         break;
5659                 }
5660
5661                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5662                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5663                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5664         }
5665
5666         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5667         return ret > 0 ? 0 : ret;
5668 }
5669
5670 /*
5671  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5672  */
5673 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5674 {
5675         unsigned long flags;
5676         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5677         zone->min_cma_pages += count;
5678         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5679         setup_per_zone_wmarks();
5680 }
5681
5682 /*
5683  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5684  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5685  *__alloc_pages_slowpath() function.
5686  */
5687 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5688 {
5689         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5690         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5691         int did_some_progress = 0;
5692         int order = 1;
5693
5694         /*
5695          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5696          * to stabilise at new watermark level.
5697          */
5698         __update_cma_watermarks(zone, count);
5699
5700         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5701         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5702                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5703
5704                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5705                                                       NULL);
5706                 if (!did_some_progress) {
5707                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5708                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5709                 }
5710         }
5711
5712         /* Restore original watermark levels. */
5713         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5714
5715         return count;
5716 }
5717
5718 /**
5719  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5720  * @start:      start PFN to allocate
5721  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5722  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5723  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5724  *                      in range must have the same migratetype and it must
5725  *                      be either of the two.
5726  *
5727  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5728  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5729  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5730  * pages fall in.
5731  *
5732  * The PFN range must belong to a single zone.
5733  *
5734  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5735  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5736  * need to be freed with free_contig_range().
5737  */
5738 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5739                        unsigned migratetype)
5740 {
5741         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5742         unsigned long outer_start, outer_end;
5743         int ret = 0, order;
5744
5745         /*
5746          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5747          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5748          * have different sizes, and due to the way page allocator
5749          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5750          * that page allocator won't try to merge buddies from
5751          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5752          * other migration type.
5753          *
5754          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5755          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5756          * we are interested in).  This will put all the pages in
5757          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5758          *
5759          * When this is done, we take the pages in range from page
5760          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5761          * page allocator will never consider using them.
5762          *
5763          * This lets us mark the pageblocks back as
5764          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5765          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5766          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5767          */
5768
5769         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5770                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5771         if (ret)
5772                 goto done;
5773
5774         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5775         if (ret)
5776                 goto done;
5777
5778         /*
5779          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5780          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5781          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5782          * What we are going to do is to allocate all pages from
5783          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5784          *
5785          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5786          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5787          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5788          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5789          * once this is done free the pages we are not interested in.
5790          *
5791          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5792          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5793          */
5794
5795         lru_add_drain_all();
5796         drain_all_pages();
5797
5798         order = 0;
5799         outer_start = start;
5800         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5801                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5802                         ret = -EBUSY;
5803                         goto done;
5804                 }
5805                 outer_start &= ~0UL << order;
5806         }
5807
5808         /* Make sure the range is really isolated. */
5809         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5810                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5811                        outer_start, end);
5812                 ret = -EBUSY;
5813                 goto done;
5814         }
5815
5816         /*
5817          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5818          * will not starve the system.
5819          */
5820         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5821
5822         /* Grab isolated pages from freelists. */
5823         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5824         if (!outer_end) {
5825                 ret = -EBUSY;
5826                 goto done;
5827         }
5828
5829         /* Free head and tail (if any) */
5830         if (start != outer_start)
5831                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5832         if (end != outer_end)
5833                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5834
5835 done:
5836         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5837                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5838         return ret;
5839 }
5840
5841 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5842 {
5843         for (; nr_pages--; ++pfn)
5844                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5845 }
5846 #endif
5847
5848 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5849 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5850 {
5851         struct zone *zone = data;
5852         int cpu;
5853         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5854
5855         for_each_possible_cpu(cpu) {
5856                 struct per_cpu_pageset *pset;
5857                 struct per_cpu_pages *pcp;
5858
5859                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5860                 pcp = &pset->pcp;
5861
5862                 local_irq_save(flags);
5863                 if (pcp->count > 0)
5864                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5865                 setup_pageset(pset, batch);
5866                 local_irq_restore(flags);
5867         }
5868         return 0;
5869 }
5870
5871 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5872 {
5873         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5874 }
5875 #endif
5876
5877 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5878 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5879 {
5880         unsigned long flags;
5881
5882         /* avoid races with drain_pages()  */
5883         local_irq_save(flags);
5884         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5885                 free_percpu(zone->pageset);
5886                 zone->pageset = &boot_pageset;
5887         }
5888         local_irq_restore(flags);
5889 }
5890
5891 /*
5892  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5893  */
5894 void
5895 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5896 {
5897         struct page *page;
5898         struct zone *zone;
5899         int order, i;
5900         unsigned long pfn;
5901         unsigned long flags;
5902         /* find the first valid pfn */
5903         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5904                 if (pfn_valid(pfn))
5905                         break;
5906         if (pfn == end_pfn)
5907                 return;
5908         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5909         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5910         pfn = start_pfn;
5911         while (pfn < end_pfn) {
5912                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5913                         pfn++;
5914                         continue;
5915                 }
5916                 page = pfn_to_page(pfn);
5917                 BUG_ON(page_count(page));
5918                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5919                 order = page_order(page);
5920 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5921                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5922                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5923 #endif
5924                 list_del(&page->lru);
5925                 rmv_page_order(page);
5926                 zone->free_area[order].nr_free--;
5927                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5928                                       - (1UL << order));
5929                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5930                         SetPageReserved((page+i));
5931                 pfn += (1 << order);
5932         }
5933         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5934 }
5935 #endif
5936
5937 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5938 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5939 {
5940         struct zone *zone = page_zone(page);
5941         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5942         unsigned long flags;
5943         int order;
5944
5945         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5946         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5947                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5948
5949                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5950                         break;
5951         }
5952         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5953
5954         return order < MAX_ORDER;
5955 }
5956 #endif
5957
5958 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5959         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5960         {1UL << PG_error,               "error"         },
5961         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5962         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5963         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5964         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5965         {1UL << PG_active,              "active"        },
5966         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5967         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5968         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5969         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5970         {1UL << PG_private,             "private"       },
5971         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5972         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5973 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5974         {1UL << PG_head,                "head"          },
5975         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5976 #else
5977         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5978 #endif
5979         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5980         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5981         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5982         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5983         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5984 #ifdef CONFIG_MMU
5985         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5986 #endif
5987 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5988         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5989 #endif
5990 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5991         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5992 #endif
5993 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5994         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
5995 #endif
5996 };
5997
5998 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5999 {
6000         const char *delim = "";
6001         unsigned long mask;
6002         int i;
6003
6004         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6005
6006         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6007
6008         /* remove zone id */
6009         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6010
6011         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6012
6013                 mask = pageflag_names[i].mask;
6014                 if ((flags & mask) != mask)
6015                         continue;
6016
6017                 flags &= ~mask;
6018                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6019                 delim = "|";
6020         }
6021
6022         /* check for left over flags */
6023         if (flags)
6024                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6025
6026         printk(")\n");
6027 }
6028
6029 void dump_page(struct page *page)
6030 {
6031         printk(KERN_ALERT
6032                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6033                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6034                 page->mapping, page->index);
6035         dump_page_flags(page->flags);
6036         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6037 }