]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: factor out memory isolate functions
[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 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
222 {
223
224         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
225                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
226
227         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
228                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
229 }
230
231 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
232
233 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
234 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
235 {
236         int ret = 0;
237         unsigned seq;
238         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
239
240         do {
241                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
242                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
243                         ret = 1;
244                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
245                         ret = 1;
246         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
247
248         return ret;
249 }
250
251 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
252 {
253         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
254                 return 0;
255         if (zone != page_zone(page))
256                 return 0;
257
258         return 1;
259 }
260 /*
261  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
262  */
263 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
264 {
265         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
266                 return 1;
267         if (!page_is_consistent(zone, page))
268                 return 1;
269
270         return 0;
271 }
272 #else
273 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         return 0;
276 }
277 #endif
278
279 static void bad_page(struct page *page)
280 {
281         static unsigned long resume;
282         static unsigned long nr_shown;
283         static unsigned long nr_unshown;
284
285         /* Don't complain about poisoned pages */
286         if (PageHWPoison(page)) {
287                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
288                 return;
289         }
290
291         /*
292          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
293          * or allow a steady drip of one report per second.
294          */
295         if (nr_shown == 60) {
296                 if (time_before(jiffies, resume)) {
297                         nr_unshown++;
298                         goto out;
299                 }
300                 if (nr_unshown) {
301                         printk(KERN_ALERT
302                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
303                                 nr_unshown);
304                         nr_unshown = 0;
305                 }
306                 nr_shown = 0;
307         }
308         if (nr_shown++ == 0)
309                 resume = jiffies + 60 * HZ;
310
311         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
312                 current->comm, page_to_pfn(page));
313         dump_page(page);
314
315         print_modules();
316         dump_stack();
317 out:
318         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
319         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
320         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
321 }
322
323 /*
324  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
325  *
326  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
327  *
328  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
329  *
330  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
331  * pointing at the head page.
332  *
333  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
334  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
335  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
336  */
337
338 static void free_compound_page(struct page *page)
339 {
340         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
341 }
342
343 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
344 {
345         int i;
346         int nr_pages = 1 << order;
347
348         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
349         set_compound_order(page, order);
350         __SetPageHead(page);
351         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
352                 struct page *p = page + i;
353                 __SetPageTail(p);
354                 set_page_count(p, 0);
355                 p->first_page = page;
356         }
357 }
358
359 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
401 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
402
403 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
404 {
405         unsigned long res;
406
407         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
408                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
409                 return 0;
410         }
411         _debug_guardpage_minorder = res;
412         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
413         return 0;
414 }
415 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
416
417 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
418 {
419         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
420 }
421
422 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426 #else
427 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
428 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
429 #endif
430
431 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
432 {
433         set_page_private(page, order);
434         __SetPageBuddy(page);
435 }
436
437 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
438 {
439         __ClearPageBuddy(page);
440         set_page_private(page, 0);
441 }
442
443 /*
444  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
445  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
446  *
447  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
448  * the following equation:
449  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
450  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
451  * 1 buddy is #10:
452  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
453  *
454  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
455  * satisfies the following equation:
456  *     P = B & ~(1 << O)
457  *
458  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
459  */
460 static inline unsigned long
461 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
462 {
463         return page_idx ^ (1 << order);
464 }
465
466 /*
467  * This function checks whether a page is free && is the buddy
468  * we can do coalesce a page and its buddy if
469  * (a) the buddy is not in a hole &&
470  * (b) the buddy is in the buddy system &&
471  * (c) a page and its buddy have the same order &&
472  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
473  *
474  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
475  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
476  *
477  * For recording page's order, we use page_private(page).
478  */
479 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
480                                                                 int order)
481 {
482         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
483                 return 0;
484
485         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
486                 return 0;
487
488         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
489                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
490                 return 1;
491         }
492
493         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497         return 0;
498 }
499
500 /*
501  * Freeing function for a buddy system allocator.
502  *
503  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
504  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
505  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
506  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
507  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
508  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
509  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
510  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
511  * parts of the VM system.
512  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
513  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
514  * order is recorded in page_private(page) field.
515  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
516  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
517  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
518  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
519  * triggers coalescing into a block of larger size.
520  *
521  * -- wli
522  */
523
524 static inline void __free_one_page(struct page *page,
525                 struct zone *zone, unsigned int order,
526                 int migratetype)
527 {
528         unsigned long page_idx;
529         unsigned long combined_idx;
530         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
531         struct page *buddy;
532
533         if (unlikely(PageCompound(page)))
534                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
535                         return;
536
537         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
538
539         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
540
541         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
542         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
543
544         while (order < MAX_ORDER-1) {
545                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
546                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
547                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
548                         break;
549                 /*
550                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
551                  * merge with it and move up one order.
552                  */
553                 if (page_is_guard(buddy)) {
554                         clear_page_guard_flag(buddy);
555                         set_page_private(page, 0);
556                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
557                 } else {
558                         list_del(&buddy->lru);
559                         zone->free_area[order].nr_free--;
560                         rmv_page_order(buddy);
561                 }
562                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
563                 page = page + (combined_idx - page_idx);
564                 page_idx = combined_idx;
565                 order++;
566         }
567         set_page_order(page, order);
568
569         /*
570          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
571          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
572          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
573          * that is happening, add the free page to the tail of the list
574          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
575          * as a higher order page
576          */
577         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
578                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
579                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
580                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
581                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
582                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
583                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
584                         list_add_tail(&page->lru,
585                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
586                         goto out;
587                 }
588         }
589
590         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591 out:
592         zone->free_area[order].nr_free++;
593 }
594
595 /*
596  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
597  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
598  * free_pages_check() will verify...
599  */
600 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
601 {
602         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
603         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
617                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
618         return 0;
619 }
620
621 /*
622  * Frees a number of pages from the PCP lists
623  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
624  * count is the number of pages to free.
625  *
626  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
627  * see if this freeing clears that state.
628  *
629  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
630  * pinned" detection logic.
631  */
632 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
633                                         struct per_cpu_pages *pcp)
634 {
635         int migratetype = 0;
636         int batch_free = 0;
637         int to_free = count;
638
639         spin_lock(&zone->lock);
640         zone->all_unreclaimable = 0;
641         zone->pages_scanned = 0;
642
643         while (to_free) {
644                 struct page *page;
645                 struct list_head *list;
646
647                 /*
648                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
649                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
650                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
651                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
652                  * lists
653                  */
654                 do {
655                         batch_free++;
656                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
657                                 migratetype = 0;
658                         list = &pcp->lists[migratetype];
659                 } while (list_empty(list));
660
661                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
662                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
663                         batch_free = to_free;
664
665                 do {
666                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
667                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
668                         list_del(&page->lru);
669                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
670                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
671                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
672                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
673         }
674         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
675         spin_unlock(&zone->lock);
676 }
677
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
680 {
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
687         spin_unlock(&zone->lock);
688 }
689
690 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
691 {
692         int i;
693         int bad = 0;
694
695         trace_mm_page_free(page, order);
696         kmemcheck_free_shadow(page, order);
697
698         if (PageAnon(page))
699                 page->mapping = NULL;
700         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
701                 bad += free_pages_check(page + i);
702         if (bad)
703                 return false;
704
705         if (!PageHighMem(page)) {
706                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
707                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
708                                            PAGE_SIZE << order);
709         }
710         arch_free_page(page, order);
711         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
712
713         return true;
714 }
715
716 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
717 {
718         unsigned long flags;
719         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
720
721         if (!free_pages_prepare(page, order))
722                 return;
723
724         local_irq_save(flags);
725         if (unlikely(wasMlocked))
726                 free_page_mlock(page);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         free_one_page(page_zone(page), page, order,
729                                         get_pageblock_migratetype(page));
730         local_irq_restore(flags);
731 }
732
733 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         unsigned int nr_pages = 1 << order;
736         unsigned int loop;
737
738         prefetchw(page);
739         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
740                 struct page *p = &page[loop];
741
742                 if (loop + 1 < nr_pages)
743                         prefetchw(p + 1);
744                 __ClearPageReserved(p);
745                 set_page_count(p, 0);
746         }
747
748         set_page_refcounted(page);
749         __free_pages(page, order);
750 }
751
752 #ifdef CONFIG_CMA
753 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
754 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
755 {
756         unsigned i = pageblock_nr_pages;
757         struct page *p = page;
758
759         do {
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         } while (++p, --i);
763
764         set_page_refcounted(page);
765         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
766         __free_pages(page, pageblock_order);
767         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
768 }
769 #endif
770
771 /*
772  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
773  * Please do not alter this order without good reasons and regression
774  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
775  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
776  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
777  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
778  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
779  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
780  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
781  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
782  *
783  * -- wli
784  */
785 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
786         int low, int high, struct free_area *area,
787         int migratetype)
788 {
789         unsigned long size = 1 << high;
790
791         while (high > low) {
792                 area--;
793                 high--;
794                 size >>= 1;
795                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
796
797 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
798                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
799                         /*
800                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
801                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
802                          * Corresponding page table entries will not be touched,
803                          * pages will stay not present in virtual address space
804                          */
805                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
806                         set_page_guard_flag(&page[size]);
807                         set_page_private(&page[size], high);
808                         /* Guard pages are not available for any usage */
809                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
810                         continue;
811                 }
812 #endif
813                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
814                 area->nr_free++;
815                 set_page_order(&page[size], high);
816         }
817 }
818
819 /*
820  * This page is about to be returned from the page allocator
821  */
822 static inline int check_new_page(struct page *page)
823 {
824         if (unlikely(page_mapcount(page) |
825                 (page->mapping != NULL)  |
826                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
827                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
828                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
829                 bad_page(page);
830                 return 1;
831         }
832         return 0;
833 }
834
835 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
836 {
837         int i;
838
839         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
840                 struct page *p = page + i;
841                 if (unlikely(check_new_page(p)))
842                         return 1;
843         }
844
845         set_page_private(page, 0);
846         set_page_refcounted(page);
847
848         arch_alloc_page(page, order);
849         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
850
851         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
852                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
853
854         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
855                 prep_compound_page(page, order);
856
857         return 0;
858 }
859
860 /*
861  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
862  * the smallest available page from the freelists
863  */
864 static inline
865 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
866                                                 int migratetype)
867 {
868         unsigned int current_order;
869         struct free_area * area;
870         struct page *page;
871
872         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
873         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
874                 area = &(zone->free_area[current_order]);
875                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
876                         continue;
877
878                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
879                                                         struct page, lru);
880                 list_del(&page->lru);
881                 rmv_page_order(page);
882                 area->nr_free--;
883                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
884                 return page;
885         }
886
887         return NULL;
888 }
889
890
891 /*
892  * This array describes the order lists are fallen back to when
893  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
894  */
895 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
896         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
897         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
898 #ifdef CONFIG_CMA
899         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
900         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
901 #else
902         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
903 #endif
904         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
905         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906 };
907
908 /*
909  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
910  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
911  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
912  */
913 static int move_freepages(struct zone *zone,
914                           struct page *start_page, struct page *end_page,
915                           int migratetype)
916 {
917         struct page *page;
918         unsigned long order;
919         int pages_moved = 0;
920
921 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
922         /*
923          * page_zone is not safe to call in this context when
924          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
925          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
926          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
927          * grouping pages by mobility
928          */
929         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
930 #endif
931
932         for (page = start_page; page <= end_page;) {
933                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
934                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
935
936                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
937                         page++;
938                         continue;
939                 }
940
941                 if (!PageBuddy(page)) {
942                         page++;
943                         continue;
944                 }
945
946                 order = page_order(page);
947                 list_move(&page->lru,
948                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
949                 page += 1 << order;
950                 pages_moved += 1 << order;
951         }
952
953         return pages_moved;
954 }
955
956 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
957                                 int migratetype)
958 {
959         unsigned long start_pfn, end_pfn;
960         struct page *start_page, *end_page;
961
962         start_pfn = page_to_pfn(page);
963         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
964         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
965         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
966         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
967
968         /* Do not cross zone boundaries */
969         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
970                 start_page = page;
971         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
972                 return 0;
973
974         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
975 }
976
977 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
978                                         int start_order, int migratetype)
979 {
980         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
981
982         while (nr_pageblocks--) {
983                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
984                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
985         }
986 }
987
988 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
989 static inline struct page *
990 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
991 {
992         struct free_area * area;
993         int current_order;
994         struct page *page;
995         int migratetype, i;
996
997         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
998         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
999                                                 --current_order) {
1000                 for (i = 0;; i++) {
1001                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1002
1003                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1004                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1005                                 break;
1006
1007                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1008                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1009                                 continue;
1010
1011                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1012                                         struct page, lru);
1013                         area->nr_free--;
1014
1015                         /*
1016                          * If breaking a large block of pages, move all free
1017                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1018                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1019                          * aggressive about taking ownership of free pages
1020                          *
1021                          * On the other hand, never change migration
1022                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1023                          * pages on different free lists. We don't
1024                          * want unmovable pages to be allocated from
1025                          * MIGRATE_CMA areas.
1026                          */
1027                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1028                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1029                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1030                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1031                                 int pages;
1032                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1033                                                                 start_migratetype);
1034
1035                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1036                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1037                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1038                                         set_pageblock_migratetype(page,
1039                                                                 start_migratetype);
1040
1041                                 migratetype = start_migratetype;
1042                         }
1043
1044                         /* Remove the page from the freelists */
1045                         list_del(&page->lru);
1046                         rmv_page_order(page);
1047
1048                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1049                         if (current_order >= pageblock_order &&
1050                             !is_migrate_cma(migratetype))
1051                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1052                                                         start_migratetype);
1053
1054                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1055                                is_migrate_cma(migratetype)
1056                              ? migratetype : start_migratetype);
1057
1058                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1059                                 start_migratetype, migratetype);
1060
1061                         return page;
1062                 }
1063         }
1064
1065         return NULL;
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1070  * Call me with the zone->lock already held.
1071  */
1072 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1073                                                 int migratetype)
1074 {
1075         struct page *page;
1076
1077 retry_reserve:
1078         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1079
1080         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1081                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1082
1083                 /*
1084                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1085                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1086                  * and we want just one call site
1087                  */
1088                 if (!page) {
1089                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1090                         goto retry_reserve;
1091                 }
1092         }
1093
1094         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1095         return page;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1100  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1101  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1102  */
1103 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1104                         unsigned long count, struct list_head *list,
1105                         int migratetype, int cold)
1106 {
1107         int mt = migratetype, i;
1108
1109         spin_lock(&zone->lock);
1110         for (i = 0; i < count; ++i) {
1111                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1112                 if (unlikely(page == NULL))
1113                         break;
1114
1115                 /*
1116                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1117                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1118                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1119                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1120                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1121                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1122                  * properly.
1123                  */
1124                 if (likely(cold == 0))
1125                         list_add(&page->lru, list);
1126                 else
1127                         list_add_tail(&page->lru, list);
1128                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1129                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1130                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1131                                 mt = migratetype;
1132                 }
1133                 set_page_private(page, mt);
1134                 list = &page->lru;
1135         }
1136         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1137         spin_unlock(&zone->lock);
1138         return i;
1139 }
1140
1141 #ifdef CONFIG_NUMA
1142 /*
1143  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1144  * currently executing processor on remote nodes after they have
1145  * expired.
1146  *
1147  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1148  * a single processor.
1149  */
1150 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1151 {
1152         unsigned long flags;
1153         int to_drain;
1154
1155         local_irq_save(flags);
1156         if (pcp->count >= pcp->batch)
1157                 to_drain = pcp->batch;
1158         else
1159                 to_drain = pcp->count;
1160         if (to_drain > 0) {
1161                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1162                 pcp->count -= to_drain;
1163         }
1164         local_irq_restore(flags);
1165 }
1166 #endif
1167
1168 /*
1169  * Drain pages of the indicated processor.
1170  *
1171  * The processor must either be the current processor and the
1172  * thread pinned to the current processor or a processor that
1173  * is not online.
1174  */
1175 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1176 {
1177         unsigned long flags;
1178         struct zone *zone;
1179
1180         for_each_populated_zone(zone) {
1181                 struct per_cpu_pageset *pset;
1182                 struct per_cpu_pages *pcp;
1183
1184                 local_irq_save(flags);
1185                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1186
1187                 pcp = &pset->pcp;
1188                 if (pcp->count) {
1189                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1190                         pcp->count = 0;
1191                 }
1192                 local_irq_restore(flags);
1193         }
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1198  */
1199 void drain_local_pages(void *arg)
1200 {
1201         drain_pages(smp_processor_id());
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1206  *
1207  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1208  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1209  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1210  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1211  * before the call to on_each_cpu_mask().
1212  */
1213 void drain_all_pages(void)
1214 {
1215         int cpu;
1216         struct per_cpu_pageset *pcp;
1217         struct zone *zone;
1218
1219         /*
1220          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1221          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1222          */
1223         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1224
1225         /*
1226          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1227          * as offline notification will cause the notified
1228          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1229          * disables preemption as part of its processing
1230          */
1231         for_each_online_cpu(cpu) {
1232                 bool has_pcps = false;
1233                 for_each_populated_zone(zone) {
1234                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1235                         if (pcp->pcp.count) {
1236                                 has_pcps = true;
1237                                 break;
1238                         }
1239                 }
1240                 if (has_pcps)
1241                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1242                 else
1243                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1244         }
1245         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1246 }
1247
1248 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1249
1250 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1251 {
1252         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1253         unsigned long flags;
1254         int order, t;
1255         struct list_head *curr;
1256
1257         if (!zone->spanned_pages)
1258                 return;
1259
1260         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1261
1262         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1263         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1264                 if (pfn_valid(pfn)) {
1265                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1266
1267                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1268                                 swsusp_unset_page_free(page);
1269                 }
1270
1271         for_each_migratetype_order(order, t) {
1272                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1273                         unsigned long i;
1274
1275                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1276                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1277                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1278                 }
1279         }
1280         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1281 }
1282 #endif /* CONFIG_PM */
1283
1284 /*
1285  * Free a 0-order page
1286  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1287  */
1288 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1289 {
1290         struct zone *zone = page_zone(page);
1291         struct per_cpu_pages *pcp;
1292         unsigned long flags;
1293         int migratetype;
1294         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1295
1296         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1297                 return;
1298
1299         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1300         set_page_private(page, migratetype);
1301         local_irq_save(flags);
1302         if (unlikely(wasMlocked))
1303                 free_page_mlock(page);
1304         __count_vm_event(PGFREE);
1305
1306         /*
1307          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1308          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1309          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1310          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1311          * excessively into the page allocator
1312          */
1313         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1314                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1315                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1316                         goto out;
1317                 }
1318                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1319         }
1320
1321         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1322         if (cold)
1323                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1324         else
1325                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1326         pcp->count++;
1327         if (pcp->count >= pcp->high) {
1328                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1329                 pcp->count -= pcp->batch;
1330         }
1331
1332 out:
1333         local_irq_restore(flags);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Free a list of 0-order pages
1338  */
1339 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1340 {
1341         struct page *page, *next;
1342
1343         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1344                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1345                 free_hot_cold_page(page, cold);
1346         }
1347 }
1348
1349 /*
1350  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1351  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1352  * Each sub-page must be freed individually.
1353  *
1354  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1355  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1356  */
1357 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1358 {
1359         int i;
1360
1361         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1362         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1363
1364 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1365         /*
1366          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1367          * otherwise free the whole shadow.
1368          */
1369         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1370                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1371 #endif
1372
1373         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1374                 set_page_refcounted(page + i);
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1379  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1380  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1381  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1382  * are enabled.
1383  *
1384  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1385  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1386  */
1387 int split_free_page(struct page *page)
1388 {
1389         unsigned int order;
1390         unsigned long watermark;
1391         struct zone *zone;
1392
1393         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1394
1395         zone = page_zone(page);
1396         order = page_order(page);
1397
1398         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1399         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1400         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1401                 return 0;
1402
1403         /* Remove page from free list */
1404         list_del(&page->lru);
1405         zone->free_area[order].nr_free--;
1406         rmv_page_order(page);
1407         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1408
1409         /* Split into individual pages */
1410         set_page_refcounted(page);
1411         split_page(page, order);
1412
1413         if (order >= pageblock_order - 1) {
1414                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1415                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1416                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1417                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1418                                 set_pageblock_migratetype(page,
1419                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1420                 }
1421         }
1422
1423         return 1 << order;
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1428  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1429  * or two.
1430  */
1431 static inline
1432 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1433                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1434                         int migratetype)
1435 {
1436         unsigned long flags;
1437         struct page *page;
1438         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1439
1440 again:
1441         if (likely(order == 0)) {
1442                 struct per_cpu_pages *pcp;
1443                 struct list_head *list;
1444
1445                 local_irq_save(flags);
1446                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1447                 list = &pcp->lists[migratetype];
1448                 if (list_empty(list)) {
1449                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1450                                         pcp->batch, list,
1451                                         migratetype, cold);
1452                         if (unlikely(list_empty(list)))
1453                                 goto failed;
1454                 }
1455
1456                 if (cold)
1457                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1458                 else
1459                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1460
1461                 list_del(&page->lru);
1462                 pcp->count--;
1463         } else {
1464                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1465                         /*
1466                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1467                          *
1468                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1469                          * properly detect and handle allocation failures.
1470                          *
1471                          * We most definitely don't want callers attempting to
1472                          * allocate greater than order-1 page units with
1473                          * __GFP_NOFAIL.
1474                          */
1475                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1476                 }
1477                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1478                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1479                 spin_unlock(&zone->lock);
1480                 if (!page)
1481                         goto failed;
1482                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1483         }
1484
1485         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1486         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1487         local_irq_restore(flags);
1488
1489         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1490         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1491                 goto again;
1492         return page;
1493
1494 failed:
1495         local_irq_restore(flags);
1496         return NULL;
1497 }
1498
1499 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1500 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1501 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1502 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1503 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1504
1505 /* Mask to get the watermark bits */
1506 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1507
1508 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1509 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1510 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1511
1512 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1513
1514 static struct {
1515         struct fault_attr attr;
1516
1517         u32 ignore_gfp_highmem;
1518         u32 ignore_gfp_wait;
1519         u32 min_order;
1520 } fail_page_alloc = {
1521         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1522         .ignore_gfp_wait = 1,
1523         .ignore_gfp_highmem = 1,
1524         .min_order = 1,
1525 };
1526
1527 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1528 {
1529         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1530 }
1531 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1532
1533 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1534 {
1535         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1536                 return false;
1537         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1538                 return false;
1539         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1540                 return false;
1541         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1542                 return false;
1543
1544         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1545 }
1546
1547 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1548
1549 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1550 {
1551         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1552         struct dentry *dir;
1553
1554         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1555                                         &fail_page_alloc.attr);
1556         if (IS_ERR(dir))
1557                 return PTR_ERR(dir);
1558
1559         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1560                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1561                 goto fail;
1562         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1563                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1564                 goto fail;
1565         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1566                                 &fail_page_alloc.min_order))
1567                 goto fail;
1568
1569         return 0;
1570 fail:
1571         debugfs_remove_recursive(dir);
1572
1573         return -ENOMEM;
1574 }
1575
1576 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1577
1578 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1579
1580 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1581
1582 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1583 {
1584         return false;
1585 }
1586
1587 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1588
1589 /*
1590  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1591  * of the allocation.
1592  */
1593 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1594                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1595 {
1596         /* free_pages my go negative - that's OK */
1597         long min = mark;
1598         int o;
1599
1600         free_pages -= (1 << order) - 1;
1601         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1602                 min -= min / 2;
1603         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1604                 min -= min / 4;
1605
1606         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1607                 return false;
1608         for (o = 0; o < order; o++) {
1609                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1610                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1611
1612                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1613                 min >>= 1;
1614
1615                 if (free_pages <= min)
1616                         return false;
1617         }
1618         return true;
1619 }
1620
1621 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1622                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1623 {
1624         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1625                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1626 }
1627
1628 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1629                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1630 {
1631         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1632
1633         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1634                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1635
1636         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1637                                                                 free_pages);
1638 }
1639
1640 #ifdef CONFIG_NUMA
1641 /*
1642  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1643  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1644  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1645  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1646  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1647  *
1648  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1649  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1650  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1651  *
1652  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1653  * nothing and returns NULL.
1654  *
1655  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1656  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1657  *
1658  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1659  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1660  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1661  * quickly as we can.
1662  */
1663 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1664 {
1665         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1666         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1667
1668         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1669         if (!zlc)
1670                 return NULL;
1671
1672         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1673                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1674                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1675         }
1676
1677         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1678                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1679                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1680         return allowednodes;
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1685  * if it is worth looking at further for free memory:
1686  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1687  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1688  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1689  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1690  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1691  * else return false (zero) if it is not.
1692  *
1693  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1694  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1695  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1696  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1697  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1698  * into the second scan of the zonelist.
1699  *
1700  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1701  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1702  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1703  * unturned looking for a free page.
1704  */
1705 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1706                                                 nodemask_t *allowednodes)
1707 {
1708         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1709         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1710         int n;                          /* node that zone *z is on */
1711
1712         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1713         if (!zlc)
1714                 return 1;
1715
1716         i = z - zonelist->_zonerefs;
1717         n = zlc->z_to_n[i];
1718
1719         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1720         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1725  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1726  * from that zone don't waste time re-examining it.
1727  */
1728 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1729 {
1730         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1731         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1732
1733         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1734         if (!zlc)
1735                 return;
1736
1737         i = z - zonelist->_zonerefs;
1738
1739         set_bit(i, zlc->fullzones);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1744  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1745  */
1746 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1747 {
1748         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1749
1750         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1751         if (!zlc)
1752                 return;
1753
1754         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1755 }
1756
1757 #else   /* CONFIG_NUMA */
1758
1759 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1760 {
1761         return NULL;
1762 }
1763
1764 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1765                                 nodemask_t *allowednodes)
1766 {
1767         return 1;
1768 }
1769
1770 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1771 {
1772 }
1773
1774 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1775 {
1776 }
1777 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1778
1779 /*
1780  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1781  * a page.
1782  */
1783 static struct page *
1784 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1785                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1786                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1787 {
1788         struct zoneref *z;
1789         struct page *page = NULL;
1790         int classzone_idx;
1791         struct zone *zone;
1792         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1793         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1794         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1795
1796         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1797 zonelist_scan:
1798         /*
1799          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1800          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1801          */
1802         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1803                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1804                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1805                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1806                                 continue;
1807                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1808                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1809                                 continue;
1810                 /*
1811                  * When allocating a page cache page for writing, we
1812                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1813                  * limit, such that no single zone holds more than its
1814                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1815                  * The dirty limits take into account the zone's
1816                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1817                  * should be able to balance it without having to
1818                  * write pages from its LRU list.
1819                  *
1820                  * This may look like it could increase pressure on
1821                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1822                  * before they are full.  But the pages that do spill
1823                  * over are limited as the lower zones are protected
1824                  * by this very same mechanism.  It should not become
1825                  * a practical burden to them.
1826                  *
1827                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1828                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1829                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1830                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1831                  * zones are together not big enough to reach the
1832                  * global limit.  The proper fix for these situations
1833                  * will require awareness of zones in the
1834                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1835                  */
1836                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1837                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1838                         goto this_zone_full;
1839
1840                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1841                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1842                         unsigned long mark;
1843                         int ret;
1844
1845                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1846                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1847                                     classzone_idx, alloc_flags))
1848                                 goto try_this_zone;
1849
1850                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1851                                 /*
1852                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1853                                  * and before considering the first zone allowed
1854                                  * by the cpuset.
1855                                  */
1856                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1857                                 zlc_active = 1;
1858                                 did_zlc_setup = 1;
1859                         }
1860
1861                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1862                                 goto this_zone_full;
1863
1864                         /*
1865                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1866                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1867                          */
1868                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1869                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1870                                 continue;
1871
1872                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1873                         switch (ret) {
1874                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1875                                 /* did not scan */
1876                                 continue;
1877                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1878                                 /* scanned but unreclaimable */
1879                                 continue;
1880                         default:
1881                                 /* did we reclaim enough */
1882                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1883                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1884                                         goto this_zone_full;
1885                         }
1886                 }
1887
1888 try_this_zone:
1889                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1890                                                 gfp_mask, migratetype);
1891                 if (page)
1892                         break;
1893 this_zone_full:
1894                 if (NUMA_BUILD)
1895                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1896         }
1897
1898         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1899                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1900                 zlc_active = 0;
1901                 goto zonelist_scan;
1902         }
1903         return page;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1908  * meminfo in irq context.
1909  */
1910 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1911 {
1912         bool ret = false;
1913
1914 #if NODES_SHIFT > 8
1915         ret = in_interrupt();
1916 #endif
1917         return ret;
1918 }
1919
1920 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1921                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1922                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1923
1924 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1925 {
1926         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1927
1928         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1929             debug_guardpage_minorder() > 0)
1930                 return;
1931
1932         /*
1933          * This documents exceptions given to allocations in certain
1934          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1935          * of allowed nodes.
1936          */
1937         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1938                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1939                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1940                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1941         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1942                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1943
1944         if (fmt) {
1945                 struct va_format vaf;
1946                 va_list args;
1947
1948                 va_start(args, fmt);
1949
1950                 vaf.fmt = fmt;
1951                 vaf.va = &args;
1952
1953                 pr_warn("%pV", &vaf);
1954
1955                 va_end(args);
1956         }
1957
1958         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1959                 current->comm, order, gfp_mask);
1960
1961         dump_stack();
1962         if (!should_suppress_show_mem())
1963                 show_mem(filter);
1964 }
1965
1966 static inline int
1967 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1968                                 unsigned long did_some_progress,
1969                                 unsigned long pages_reclaimed)
1970 {
1971         /* Do not loop if specifically requested */
1972         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1973                 return 0;
1974
1975         /* Always retry if specifically requested */
1976         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1977                 return 1;
1978
1979         /*
1980          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1981          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1982          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1983          */
1984         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1985                 return 0;
1986
1987         /*
1988          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1989          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1990          * implementations.
1991          */
1992         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1993                 return 1;
1994
1995         /*
1996          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1997          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1998          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1999          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2000          * allocation still fails, we stop retrying.
2001          */
2002         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2003                 return 1;
2004
2005         return 0;
2006 }
2007
2008 static inline struct page *
2009 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2010         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2011         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2012         int migratetype)
2013 {
2014         struct page *page;
2015
2016         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2017         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2018                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2019                 return NULL;
2020         }
2021
2022         /*
2023          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2024          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2025          * we're still under heavy pressure.
2026          */
2027         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2028                 order, zonelist, high_zoneidx,
2029                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2030                 preferred_zone, migratetype);
2031         if (page)
2032                 goto out;
2033
2034         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2035                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2036                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2037                         goto out;
2038                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2039                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2040                         goto out;
2041                 /*
2042                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2043                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2044                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2045                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2046                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2047                  */
2048                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2049                         goto out;
2050         }
2051         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2052         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2053
2054 out:
2055         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2056         return page;
2057 }
2058
2059 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2060 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2061 static struct page *
2062 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2063         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2064         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2065         int migratetype, bool sync_migration,
2066         bool *deferred_compaction,
2067         unsigned long *did_some_progress)
2068 {
2069         struct page *page;
2070
2071         if (!order)
2072                 return NULL;
2073
2074         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2075                 *deferred_compaction = true;
2076                 return NULL;
2077         }
2078
2079         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2080         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2081                                                 nodemask, sync_migration);
2082         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2083         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2084
2085                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2086                 drain_pages(get_cpu());
2087                 put_cpu();
2088
2089                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2090                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2091                                 alloc_flags, preferred_zone,
2092                                 migratetype);
2093                 if (page) {
2094                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2095                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2096                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2097                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2098                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2099                         return page;
2100                 }
2101
2102                 /*
2103                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2104                  * The most likely reason is that pages exist,
2105                  * but not enough to satisfy watermarks.
2106                  */
2107                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2108
2109                 /*
2110                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2111                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2112                  */
2113                 if (sync_migration)
2114                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2115
2116                 cond_resched();
2117         }
2118
2119         return NULL;
2120 }
2121 #else
2122 static inline struct page *
2123 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2124         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2125         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2126         int migratetype, bool sync_migration,
2127         bool *deferred_compaction,
2128         unsigned long *did_some_progress)
2129 {
2130         return NULL;
2131 }
2132 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2133
2134 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2135 static int
2136 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2137                   nodemask_t *nodemask)
2138 {
2139         struct reclaim_state reclaim_state;
2140         int progress;
2141
2142         cond_resched();
2143
2144         /* We now go into synchronous reclaim */
2145         cpuset_memory_pressure_bump();
2146         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2147         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2148         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2149         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2150
2151         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2152
2153         current->reclaim_state = NULL;
2154         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2155         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2156
2157         cond_resched();
2158
2159         return progress;
2160 }
2161
2162 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2163 static inline struct page *
2164 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2165         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2166         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2167         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2168 {
2169         struct page *page = NULL;
2170         bool drained = false;
2171
2172         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2173                                                nodemask);
2174         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2175                 return NULL;
2176
2177         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2178         if (NUMA_BUILD)
2179                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2180
2181 retry:
2182         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2183                                         zonelist, high_zoneidx,
2184                                         alloc_flags, preferred_zone,
2185                                         migratetype);
2186
2187         /*
2188          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2189          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2190          */
2191         if (!page && !drained) {
2192                 drain_all_pages();
2193                 drained = true;
2194                 goto retry;
2195         }
2196
2197         return page;
2198 }
2199
2200 /*
2201  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2202  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2203  */
2204 static inline struct page *
2205 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2206         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2207         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2208         int migratetype)
2209 {
2210         struct page *page;
2211
2212         do {
2213                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2214                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2215                         preferred_zone, migratetype);
2216
2217                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2218                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2219         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2220
2221         return page;
2222 }
2223
2224 static inline
2225 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2226                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2227                                                 enum zone_type classzone_idx)
2228 {
2229         struct zoneref *z;
2230         struct zone *zone;
2231
2232         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2233                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2234 }
2235
2236 static inline int
2237 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2238 {
2239         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2240         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2241
2242         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2243         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2244
2245         /*
2246          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2247          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2248          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2249          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2250          */
2251         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2252
2253         if (!wait) {
2254                 /*
2255                  * Not worth trying to allocate harder for
2256                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2257                  */
2258                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2259                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2260                 /*
2261                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2262                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2263                  */
2264                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2265         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2266                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2267
2268         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2269                 if (!in_interrupt() &&
2270                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2271                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2272                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2273         }
2274
2275         return alloc_flags;
2276 }
2277
2278 static inline struct page *
2279 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2280         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2281         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2282         int migratetype)
2283 {
2284         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2285         struct page *page = NULL;
2286         int alloc_flags;
2287         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2288         unsigned long did_some_progress;
2289         bool sync_migration = false;
2290         bool deferred_compaction = false;
2291
2292         /*
2293          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2294          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2295          * be using allocators in order of preference for an area that is
2296          * too large.
2297          */
2298         if (order >= MAX_ORDER) {
2299                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2300                 return NULL;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2305          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2306          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2307          * using a larger set of nodes after it has established that the
2308          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2309          * over allocated.
2310          */
2311         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2312                 goto nopage;
2313
2314 restart:
2315         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2316                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2317                                                 zone_idx(preferred_zone));
2318
2319         /*
2320          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2321          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2322          * to how we want to proceed.
2323          */
2324         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2325
2326         /*
2327          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2328          * cpusets.
2329          */
2330         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2331                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2332                                         &preferred_zone);
2333
2334 rebalance:
2335         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2336         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2337                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2338                         preferred_zone, migratetype);
2339         if (page)
2340                 goto got_pg;
2341
2342         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2343         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2344                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2345                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2346                                 preferred_zone, migratetype);
2347                 if (page)
2348                         goto got_pg;
2349         }
2350
2351         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2352         if (!wait)
2353                 goto nopage;
2354
2355         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2356         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2357                 goto nopage;
2358
2359         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2360         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2361                 goto nopage;
2362
2363         /*
2364          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2365          * attempts after direct reclaim are synchronous
2366          */
2367         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2368                                         zonelist, high_zoneidx,
2369                                         nodemask,
2370                                         alloc_flags, preferred_zone,
2371                                         migratetype, sync_migration,
2372                                         &deferred_compaction,
2373                                         &did_some_progress);
2374         if (page)
2375                 goto got_pg;
2376         sync_migration = true;
2377
2378         /*
2379          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2380          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2381          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2382          * allocation now instead of entering direct reclaim
2383          */
2384         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2385                 goto nopage;
2386
2387         /* Try direct reclaim and then allocating */
2388         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2389                                         zonelist, high_zoneidx,
2390                                         nodemask,
2391                                         alloc_flags, preferred_zone,
2392                                         migratetype, &did_some_progress);
2393         if (page)
2394                 goto got_pg;
2395
2396         /*
2397          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2398          * running out of options and have to consider going OOM
2399          */
2400         if (!did_some_progress) {
2401                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2402                         if (oom_killer_disabled)
2403                                 goto nopage;
2404                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2405                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2406                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2407                                 goto nopage;
2408                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2409                                         zonelist, high_zoneidx,
2410                                         nodemask, preferred_zone,
2411                                         migratetype);
2412                         if (page)
2413                                 goto got_pg;
2414
2415                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2416                                 /*
2417                                  * The oom killer is not called for high-order
2418                                  * allocations that may fail, so if no progress
2419                                  * is being made, there are no other options and
2420                                  * retrying is unlikely to help.
2421                                  */
2422                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2423                                         goto nopage;
2424                                 /*
2425                                  * The oom killer is not called for lowmem
2426                                  * allocations to prevent needlessly killing
2427                                  * innocent tasks.
2428                                  */
2429                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2430                                         goto nopage;
2431                         }
2432
2433                         goto restart;
2434                 }
2435         }
2436
2437         /* Check if we should retry the allocation */
2438         pages_reclaimed += did_some_progress;
2439         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2440                                                 pages_reclaimed)) {
2441                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2442                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2443                 goto rebalance;
2444         } else {
2445                 /*
2446                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2447                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2448                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2449                  */
2450                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2451                                         zonelist, high_zoneidx,
2452                                         nodemask,
2453                                         alloc_flags, preferred_zone,
2454                                         migratetype, sync_migration,
2455                                         &deferred_compaction,
2456                                         &did_some_progress);
2457                 if (page)
2458                         goto got_pg;
2459         }
2460
2461 nopage:
2462         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2463         return page;
2464 got_pg:
2465         if (kmemcheck_enabled)
2466                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2467         return page;
2468
2469 }
2470
2471 /*
2472  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2473  */
2474 struct page *
2475 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2476                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2477 {
2478         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2479         struct zone *preferred_zone;
2480         struct page *page = NULL;
2481         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2482         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2483
2484         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2485
2486         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2487
2488         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2489
2490         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2491                 return NULL;
2492
2493         /*
2494          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2495          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2496          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2497          */
2498         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2499                 return NULL;
2500
2501 retry_cpuset:
2502         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2503
2504         /* The preferred zone is used for statistics later */
2505         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2506                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2507                                 &preferred_zone);
2508         if (!preferred_zone)
2509                 goto out;
2510
2511         /* First allocation attempt */
2512         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2513                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2514                         preferred_zone, migratetype);
2515         if (unlikely(!page))
2516                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2517                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2518                                 preferred_zone, migratetype);
2519
2520         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2521
2522 out:
2523         /*
2524          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2525          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2526          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2527          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2528          */
2529         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2530                 goto retry_cpuset;
2531
2532         return page;
2533 }
2534 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2535
2536 /*
2537  * Common helper functions.
2538  */
2539 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2540 {
2541         struct page *page;
2542
2543         /*
2544          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2545          * a highmem page
2546          */
2547         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2548
2549         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2550         if (!page)
2551                 return 0;
2552         return (unsigned long) page_address(page);
2553 }
2554 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2555
2556 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2557 {
2558         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2559 }
2560 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2561
2562 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2563 {
2564         if (put_page_testzero(page)) {
2565                 if (order == 0)
2566                         free_hot_cold_page(page, 0);
2567                 else
2568                         __free_pages_ok(page, order);
2569         }
2570 }
2571
2572 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2573
2574 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2575 {
2576         if (addr != 0) {
2577                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2578                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2579         }
2580 }
2581
2582 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2583
2584 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2585 {
2586         if (addr) {
2587                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2588                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2589
2590                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2591                 while (used < alloc_end) {
2592                         free_page(used);
2593                         used += PAGE_SIZE;
2594                 }
2595         }
2596         return (void *)addr;
2597 }
2598
2599 /**
2600  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2601  * @size: the number of bytes to allocate
2602  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2603  *
2604  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2605  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2606  * allocate memory in power-of-two pages.
2607  *
2608  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2609  *
2610  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2611  */
2612 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2613 {
2614         unsigned int order = get_order(size);
2615         unsigned long addr;
2616
2617         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2618         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2619 }
2620 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2621
2622 /**
2623  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2624  *                         pages on a node.
2625  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2626  * @size: the number of bytes to allocate
2627  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2628  *
2629  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2630  * back.
2631  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2632  * but is not exact.
2633  */
2634 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2635 {
2636         unsigned order = get_order(size);
2637         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2638         if (!p)
2639                 return NULL;
2640         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2641 }
2642 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2643
2644 /**
2645  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2646  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2647  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2648  *
2649  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2650  */
2651 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2652 {
2653         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2654         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2655
2656         while (addr < end) {
2657                 free_page(addr);
2658                 addr += PAGE_SIZE;
2659         }
2660 }
2661 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2662
2663 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2664 {
2665         struct zoneref *z;
2666         struct zone *zone;
2667
2668         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2669         unsigned int sum = 0;
2670
2671         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2672
2673         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2674                 unsigned long size = zone->present_pages;
2675                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2676                 if (size > high)
2677                         sum += size - high;
2678         }
2679
2680         return sum;
2681 }
2682
2683 /*
2684  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2685  */
2686 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2687 {
2688         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2691
2692 /*
2693  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2694  */
2695 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2696 {
2697         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2698 }
2699
2700 static inline void show_node(struct zone *zone)
2701 {
2702         if (NUMA_BUILD)
2703                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2704 }
2705
2706 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2707 {
2708         val->totalram = totalram_pages;
2709         val->sharedram = 0;
2710         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2711         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2712         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2713         val->freehigh = nr_free_highpages();
2714         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2715 }
2716
2717 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2718
2719 #ifdef CONFIG_NUMA
2720 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2721 {
2722         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2723
2724         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2725         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2726 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2727         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2728         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2729                         NR_FREE_PAGES);
2730 #else
2731         val->totalhigh = 0;
2732         val->freehigh = 0;
2733 #endif
2734         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2735 }
2736 #endif
2737
2738 /*
2739  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2740  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2741  */
2742 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2743 {
2744         bool ret = false;
2745         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2746
2747         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2748                 goto out;
2749
2750         do {
2751                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2752                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2753         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2754 out:
2755         return ret;
2756 }
2757
2758 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2759
2760 /*
2761  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2762  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2763  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2764  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2765  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2766  */
2767 void show_free_areas(unsigned int filter)
2768 {
2769         int cpu;
2770         struct zone *zone;
2771
2772         for_each_populated_zone(zone) {
2773                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2774                         continue;
2775                 show_node(zone);
2776                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2777
2778                 for_each_online_cpu(cpu) {
2779                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2780
2781                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2782
2783                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2784                                cpu, pageset->pcp.high,
2785                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2786                 }
2787         }
2788
2789         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2790                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2791                 " unevictable:%lu"
2792                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2793                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2794                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2795                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2796                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2797                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2798                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2799                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2800                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2801                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2802                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2803                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2804                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2805                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2806                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2807                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2808                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2809                 global_page_state(NR_SHMEM),
2810                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2811                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2812
2813         for_each_populated_zone(zone) {
2814                 int i;
2815
2816                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2817                         continue;
2818                 show_node(zone);
2819                 printk("%s"
2820                         " free:%lukB"
2821                         " min:%lukB"
2822                         " low:%lukB"
2823                         " high:%lukB"
2824                         " active_anon:%lukB"
2825                         " inactive_anon:%lukB"
2826                         " active_file:%lukB"
2827                         " inactive_file:%lukB"
2828                         " unevictable:%lukB"
2829                         " isolated(anon):%lukB"
2830                         " isolated(file):%lukB"
2831                         " present:%lukB"
2832                         " mlocked:%lukB"
2833                         " dirty:%lukB"
2834                         " writeback:%lukB"
2835                         " mapped:%lukB"
2836                         " shmem:%lukB"
2837                         " slab_reclaimable:%lukB"
2838                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2839                         " kernel_stack:%lukB"
2840                         " pagetables:%lukB"
2841                         " unstable:%lukB"
2842                         " bounce:%lukB"
2843                         " writeback_tmp:%lukB"
2844                         " pages_scanned:%lu"
2845                         " all_unreclaimable? %s"
2846                         "\n",
2847                         zone->name,
2848                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2849                         K(min_wmark_pages(zone)),
2850                         K(low_wmark_pages(zone)),
2851                         K(high_wmark_pages(zone)),
2852                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2853                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2854                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2855                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2856                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2857                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2858                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2859                         K(zone->present_pages),
2860                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2861                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2862                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2863                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2864                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2865                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2866                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2867                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2868                                 THREAD_SIZE / 1024,
2869                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2870                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2871                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2872                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2873                         zone->pages_scanned,
2874                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2875                         );
2876                 printk("lowmem_reserve[]:");
2877                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2878                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2879                 printk("\n");
2880         }
2881
2882         for_each_populated_zone(zone) {
2883                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2884
2885                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2886                         continue;
2887                 show_node(zone);
2888                 printk("%s: ", zone->name);
2889
2890                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2891                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2892                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2893                         total += nr[order] << order;
2894                 }
2895                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2896                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2897                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2898                 printk("= %lukB\n", K(total));
2899         }
2900
2901         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2902
2903         show_swap_cache_info();
2904 }
2905
2906 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2907 {
2908         zoneref->zone = zone;
2909         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Builds allocation fallback zone lists.
2914  *
2915  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2916  */
2917 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2918                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2919 {
2920         struct zone *zone;
2921
2922         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2923         zone_type++;
2924
2925         do {
2926                 zone_type--;
2927                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2928                 if (populated_zone(zone)) {
2929                         zoneref_set_zone(zone,
2930                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2931                         check_highest_zone(zone_type);
2932                 }
2933
2934         } while (zone_type);
2935         return nr_zones;
2936 }
2937
2938
2939 /*
2940  *  zonelist_order:
2941  *  0 = automatic detection of better ordering.
2942  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2943  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2944  *
2945  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2946  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2947  */
2948 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2949 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2950 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2951
2952 /* zonelist order in the kernel.
2953  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2954  */
2955 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2956 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2957
2958
2959 #ifdef CONFIG_NUMA
2960 /* The value user specified ....changed by config */
2961 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2962 /* string for sysctl */
2963 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2964 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2965
2966 /*
2967  * interface for configure zonelist ordering.
2968  * command line option "numa_zonelist_order"
2969  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2970  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2971  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2972  */
2973
2974 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2975 {
2976         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2977                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2978         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2979                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2980         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2981                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2982         } else {
2983                 printk(KERN_WARNING
2984                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2985                         "%s\n", s);
2986                 return -EINVAL;
2987         }
2988         return 0;
2989 }
2990
2991 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2992 {
2993         int ret;
2994
2995         if (!s)
2996                 return 0;
2997
2998         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2999         if (ret == 0)
3000                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3001
3002         return ret;
3003 }
3004 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3005
3006 /*
3007  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3008  */
3009 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3010                 void __user *buffer, size_t *length,
3011                 loff_t *ppos)
3012 {
3013         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3014         int ret;
3015         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3016
3017         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3018         if (write)
3019                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3020         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3021         if (ret)
3022                 goto out;
3023         if (write) {
3024                 int oldval = user_zonelist_order;
3025                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3026                         /*
3027                          * bogus value.  restore saved string
3028                          */
3029                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3030                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3031                         user_zonelist_order = oldval;
3032                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3033                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3034                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3035                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3036                 }
3037         }
3038 out:
3039         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3040         return ret;
3041 }
3042
3043
3044 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3045 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3046
3047 /**
3048  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3049  * @node: node whose fallback list we're appending
3050  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3051  *
3052  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3053  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3054  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3055  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3056  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3057  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3058  * on them otherwise.
3059  * It returns -1 if no node is found.
3060  */
3061 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3062 {
3063         int n, val;
3064         int min_val = INT_MAX;
3065         int best_node = -1;
3066         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3067
3068         /* Use the local node if we haven't already */
3069         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3070                 node_set(node, *used_node_mask);
3071                 return node;
3072         }
3073
3074         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3075
3076                 /* Don't want a node to appear more than once */
3077                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3078                         continue;
3079
3080                 /* Use the distance array to find the distance */
3081                 val = node_distance(node, n);
3082
3083                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3084                 val += (n < node);
3085
3086                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3087                 tmp = cpumask_of_node(n);
3088                 if (!cpumask_empty(tmp))
3089                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3090
3091                 /* Slight preference for less loaded node */
3092                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3093                 val += node_load[n];
3094
3095                 if (val < min_val) {
3096                         min_val = val;
3097                         best_node = n;
3098                 }
3099         }
3100
3101         if (best_node >= 0)
3102                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3103
3104         return best_node;
3105 }
3106
3107
3108 /*
3109  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3110  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3111  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3112  */
3113 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3114 {
3115         int j;
3116         struct zonelist *zonelist;
3117
3118         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3119         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3120                 ;
3121         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3122                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3123         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3124         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Build gfp_thisnode zonelists
3129  */
3130 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3131 {
3132         int j;
3133         struct zonelist *zonelist;
3134
3135         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3136         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3137         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3138         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3139 }
3140
3141 /*
3142  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3143  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3144  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3145  * may still exist in local DMA zone.
3146  */
3147 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3148
3149 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3150 {
3151         int pos, j, node;
3152         int zone_type;          /* needs to be signed */
3153         struct zone *z;
3154         struct zonelist *zonelist;
3155
3156         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3157         pos = 0;
3158         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3159                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3160                         node = node_order[j];
3161                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3162                         if (populated_zone(z)) {
3163                                 zoneref_set_zone(z,
3164                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3165                                 check_highest_zone(zone_type);
3166                         }
3167                 }
3168         }
3169         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3170         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3171 }
3172
3173 static int default_zonelist_order(void)
3174 {
3175         int nid, zone_type;
3176         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3177         struct zone *z;
3178         int average_size;
3179         /*
3180          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3181          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3182          * into OOM very easily.
3183          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3184          */
3185         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3186         low_kmem_size = 0;
3187         total_size = 0;
3188         for_each_online_node(nid) {
3189                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3190                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3191                         if (populated_zone(z)) {
3192                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3193                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3194                                 total_size += z->present_pages;
3195                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3196                                 /*
3197                                  * If any node has only lowmem, then node order
3198                                  * is preferred to allow kernel allocations
3199                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3200                                  * on other nodes when there is an abundance of
3201                                  * lowmem available to allocate from.
3202                                  */
3203                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3204                         }
3205                 }
3206         }
3207         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3208             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3209                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3210         /*
3211          * look into each node's config.
3212          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3213          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3214          */
3215         average_size = total_size /
3216                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3217         for_each_online_node(nid) {
3218                 low_kmem_size = 0;
3219                 total_size = 0;
3220                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3221                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3222                         if (populated_zone(z)) {
3223                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3224                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3225                                 total_size += z->present_pages;
3226                         }
3227                 }
3228                 if (low_kmem_size &&
3229                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3230                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3231                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3232         }
3233         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3234 }
3235
3236 static void set_zonelist_order(void)
3237 {
3238         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3239                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3240         else
3241                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3242 }
3243
3244 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3245 {
3246         int j, node, load;
3247         enum zone_type i;
3248         nodemask_t used_mask;
3249         int local_node, prev_node;
3250         struct zonelist *zonelist;
3251         int order = current_zonelist_order;
3252
3253         /* initialize zonelists */
3254         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3255                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3256                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3257                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3258         }
3259
3260         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3261         local_node = pgdat->node_id;
3262         load = nr_online_nodes;
3263         prev_node = local_node;
3264         nodes_clear(used_mask);
3265
3266         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3267         j = 0;
3268
3269         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3270                 int distance = node_distance(local_node, node);
3271
3272                 /*
3273                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3274                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3275                  */
3276                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3277                         zone_reclaim_mode = 1;
3278
3279                 /*
3280                  * We don't want to pressure a particular node.
3281                  * So adding penalty to the first node in same
3282                  * distance group to make it round-robin.
3283                  */
3284                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3285                         node_load[node] = load;
3286
3287                 prev_node = node;
3288                 load--;
3289                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3290                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3291                 else
3292                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3293         }
3294
3295         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3296                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3297                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3298         }
3299
3300         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3301 }
3302
3303 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3304 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3305 {
3306         struct zonelist *zonelist;
3307         struct zonelist_cache *zlc;
3308         struct zoneref *z;
3309
3310         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3311         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3312         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3313         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3314                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3315 }
3316
3317 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3318 /*
3319  * Return node id of node used for "local" allocations.
3320  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3321  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3322  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3323  */
3324 int local_memory_node(int node)
3325 {
3326         struct zone *zone;
3327
3328         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3329                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3330                                    NULL,
3331                                    &zone);
3332         return zone->node;
3333 }
3334 #endif
3335
3336 #else   /* CONFIG_NUMA */
3337
3338 static void set_zonelist_order(void)
3339 {
3340         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3341 }
3342
3343 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3344 {
3345         int node, local_node;
3346         enum zone_type j;
3347         struct zonelist *zonelist;
3348
3349         local_node = pgdat->node_id;
3350
3351         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3352         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3353
3354         /*
3355          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3356          * of all the other nodes.
3357          * We don't want to pressure a particular node, so when
3358          * building the zones for node N, we make sure that the
3359          * zones coming right after the local ones are those from
3360          * node N+1 (modulo N)
3361          */
3362         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3363                 if (!node_online(node))
3364                         continue;
3365                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3366                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3367         }
3368         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3369                 if (!node_online(node))
3370                         continue;
3371                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3372                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3373         }
3374
3375         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3376         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3377 }
3378
3379 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3380 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3381 {
3382         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3383 }
3384
3385 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3386
3387 /*
3388  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3389  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3390  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3391  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3392  * with interrupts disabled.
3393  *
3394  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3395  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3396  * hotplugged processors.
3397  *
3398  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3399  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3400  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3401  */
3402 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3403 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3404 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3405
3406 /*
3407  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3408  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3409  */
3410 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3411
3412 /* return values int ....just for stop_machine() */
3413 static int __build_all_zonelists(void *data)
3414 {
3415         int nid;
3416         int cpu;
3417         pg_data_t *self = data;
3418
3419 #ifdef CONFIG_NUMA
3420         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3421 #endif
3422
3423         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3424                 build_zonelists(self);
3425                 build_zonelist_cache(self);
3426         }
3427
3428         for_each_online_node(nid) {
3429                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3430
3431                 build_zonelists(pgdat);
3432                 build_zonelist_cache(pgdat);
3433         }
3434
3435         /*
3436          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3437          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3438          * each zone will be allocated later when the per cpu
3439          * allocator is available.
3440          *
3441          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3442          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3443          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3444          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3445          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3446          * (a chicken-egg dilemma).
3447          */
3448         for_each_possible_cpu(cpu) {
3449                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3450
3451 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3452                 /*
3453                  * We now know the "local memory node" for each node--
3454                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3455                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3456                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3457                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3458                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3459                  */
3460                 if (cpu_online(cpu))
3461                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3462 #endif
3463         }
3464
3465         return 0;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * Called with zonelists_mutex held always
3470  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3471  */
3472 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3473 {
3474         set_zonelist_order();
3475
3476         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3477                 __build_all_zonelists(NULL);
3478                 mminit_verify_zonelist();
3479                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3480         } else {
3481                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3482                    of zonelist */
3483 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3484                 if (zone)
3485                         setup_zone_pageset(zone);
3486 #endif
3487                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3488                 /* cpuset refresh routine should be here */
3489         }
3490         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3491         /*
3492          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3493          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3494          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3495          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3496          * disabled and enable it later
3497          */
3498         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3499                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3500         else
3501                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3502
3503         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3504                 "Total pages: %ld\n",
3505                         nr_online_nodes,
3506                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3507                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3508                         vm_total_pages);
3509 #ifdef CONFIG_NUMA
3510         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3511 #endif
3512 }
3513
3514 /*
3515  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3516  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3517  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3518  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3519  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3520  * conservative, even though it seems large.
3521  *
3522  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3523  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3524  */
3525 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3526
3527 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3528 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3529 {
3530         unsigned long size = 1;
3531
3532         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3533
3534         while (size < pages)
3535                 size <<= 1;
3536
3537         /*
3538          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3539          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3540          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3541          */
3542         size = min(size, 4096UL);
3543
3544         return max(size, 4UL);
3545 }
3546 #else
3547 /*
3548  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3549  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3550  *
3551  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3552  *
3553  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3554  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3555  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3556  *
3557  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3558  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3559  *
3560  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3561  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3562  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3563  */
3564 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3565 {
3566         return 4096UL;
3567 }
3568 #endif
3569
3570 /*
3571  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3572  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3573  * hash function before the remainder is taken.
3574  */
3575 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3576 {
3577         return ffz(~size);
3578 }
3579
3580 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3581
3582 /*
3583  * Check if a pageblock contains reserved pages
3584  */
3585 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3586 {
3587         unsigned long pfn;
3588
3589         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3590                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3591                         return 1;
3592         }
3593         return 0;
3594 }
3595
3596 /*
3597  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3598  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3599  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3600  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3601  * blocks as reclaim kicks in
3602  */
3603 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3604 {
3605         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3606         struct page *page;
3607         unsigned long block_migratetype;
3608         int reserve;
3609
3610         /*
3611          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3612          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3613          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3614          * the block.
3615          */
3616         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3617         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3618         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3619         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3620                                                         pageblock_order;
3621
3622         /*
3623          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3624          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3625          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3626          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3627          * future allocation of hugepages at runtime.
3628          */
3629         reserve = min(2, reserve);
3630
3631         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3632                 if (!pfn_valid(pfn))
3633                         continue;
3634                 page = pfn_to_page(pfn);
3635
3636                 /* Watch out for overlapping nodes */
3637                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3638                         continue;
3639
3640                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3641
3642                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3643                 if (reserve > 0) {
3644                         /*
3645                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3646                          * them.
3647                          */
3648                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3649                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3650                                 continue;
3651
3652                         /* If this block is reserved, account for it */
3653                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3654                                 reserve--;
3655                                 continue;
3656                         }
3657
3658                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3659                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3660                                 set_pageblock_migratetype(page,
3661                                                         MIGRATE_RESERVE);
3662                                 move_freepages_block(zone, page,
3663                                                         MIGRATE_RESERVE);
3664                                 reserve--;
3665                                 continue;
3666                         }
3667                 }
3668
3669                 /*
3670                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3671                  * take it back
3672                  */
3673                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3674                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3675                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3676                 }
3677         }
3678 }
3679
3680 /*
3681  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3682  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3683  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3684  */
3685 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3686                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3687 {
3688         struct page *page;
3689         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3690         unsigned long pfn;
3691         struct zone *z;
3692
3693         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3694                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3695
3696         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3697         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3698                 /*
3699                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3700                  * handed to this function.  They do not
3701                  * exist on hotplugged memory.
3702                  */
3703                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3704                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3705                                 continue;
3706                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3707                                 continue;
3708                 }
3709                 page = pfn_to_page(pfn);
3710                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3711                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3712                 init_page_count(page);
3713                 reset_page_mapcount(page);
3714                 SetPageReserved(page);
3715                 /*
3716                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3717                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3718                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3719                  * the address space during boot when many long-lived
3720                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3721                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3722                  * setup_zone_migrate_reserve()
3723                  *
3724                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3725                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3726                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3727                  * pfn out of zone.
3728                  */
3729                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3730                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3731                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3732                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3733
3734                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3735 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3736                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3737                 if (!is_highmem_idx(zone))
3738                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3739 #endif
3740         }
3741 }
3742
3743 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3744 {
3745         int order, t;
3746         for_each_migratetype_order(order, t) {
3747                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3748                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3749         }
3750 }
3751
3752 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3753 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3754         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3755 #endif
3756
3757 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3758 {
3759 #ifdef CONFIG_MMU
3760         int batch;
3761
3762         /*
3763          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3764          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3765          *
3766          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3767          */
3768         batch = zone->present_pages / 1024;
3769         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3770                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3771         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3772         if (batch < 1)
3773                 batch = 1;
3774
3775         /*
3776          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3777          * of 2 value was found to be more likely to have
3778          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3779          *
3780          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3781          * batches of pages, one task can end up with a lot
3782          * of pages of one half of the possible page colors
3783          * and the other with pages of the other colors.
3784          */
3785         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3786
3787         return batch;
3788
3789 #else
3790         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3791          * conditions.
3792          *
3793          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3794          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3795          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3796          *
3797          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3798          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3799          * can be a significant delay between the individual batches being
3800          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3801          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3802          */
3803         return 0;
3804 #endif
3805 }
3806
3807 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3808 {
3809         struct per_cpu_pages *pcp;
3810         int migratetype;
3811
3812         memset(p, 0, sizeof(*p));
3813
3814         pcp = &p->pcp;
3815         pcp->count = 0;
3816         pcp->high = 6 * batch;
3817         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3818         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3819                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3820 }
3821
3822 /*
3823  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3824  * to the value high for the pageset p.
3825  */
3826
3827 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3828                                 unsigned long high)
3829 {
3830         struct per_cpu_pages *pcp;
3831
3832         pcp = &p->pcp;
3833         pcp->high = high;
3834         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3835         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3836                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3837 }
3838
3839 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3840 {
3841         int cpu;
3842
3843         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3844
3845         for_each_possible_cpu(cpu) {
3846                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3847
3848                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3849
3850                 if (percpu_pagelist_fraction)
3851                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3852                                 (zone->present_pages /
3853                                         percpu_pagelist_fraction));
3854         }
3855 }
3856
3857 /*
3858  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3859  * Before this call only boot pagesets were available.
3860  */
3861 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3862 {
3863         struct zone *zone;
3864
3865         for_each_populated_zone(zone)
3866                 setup_zone_pageset(zone);
3867 }
3868
3869 static noinline __init_refok
3870 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3871 {
3872         int i;
3873         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3874         size_t alloc_size;
3875
3876         /*
3877          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3878          * per zone.
3879          */
3880         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3881                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3882         zone->wait_table_bits =
3883                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3884         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3885                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3886
3887         if (!slab_is_available()) {
3888                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3889                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3890         } else {
3891                 /*
3892                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3893                  * via memory hot-add.
3894                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3895                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3896                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3897                  * node itself as well.
3898                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3899                  * necessary.
3900                  */
3901                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3902         }
3903         if (!zone->wait_table)
3904                 return -ENOMEM;
3905
3906         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3907                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3908
3909         return 0;
3910 }
3911
3912 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3913 {
3914         /*
3915          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3916          * relies on the ability of the linker to provide the
3917          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3918          */
3919         zone->pageset = &boot_pageset;
3920
3921         if (zone->present_pages)
3922                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3923                         zone->name, zone->present_pages,
3924                                          zone_batchsize(zone));
3925 }
3926
3927 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3928                                         unsigned long zone_start_pfn,
3929                                         unsigned long size,
3930                                         enum memmap_context context)
3931 {
3932         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3933         int ret;
3934         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3935         if (ret)
3936                 return ret;
3937         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3938
3939         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3940
3941         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3942                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3943                         pgdat->node_id,
3944                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3945                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3946
3947         zone_init_free_lists(zone);
3948
3949         return 0;
3950 }
3951
3952 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3953 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3954 /*
3955  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3956  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3957  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3958  * alternative
3959  */
3960 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3961 {
3962         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3963         int i, nid;
3964
3965         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3966                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3967                         return nid;
3968         /* This is a memory hole */
3969         return -1;
3970 }
3971 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3972
3973 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3974 {
3975         int nid;
3976
3977         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3978         if (nid >= 0)
3979                 return nid;
3980         /* just returns 0 */
3981         return 0;
3982 }
3983
3984 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3985 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3986 {
3987         int nid;
3988
3989         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3990         if (nid >= 0 && nid != node)
3991                 return false;
3992         return true;
3993 }
3994 #endif
3995
3996 /**
3997  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3998  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3999  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4000  *
4001  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4002  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4003  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4004  */
4005 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4006 {
4007         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4008         int i, this_nid;
4009
4010         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4011                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4012                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4013
4014                 if (start_pfn < end_pfn)
4015                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4016                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4017                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4018         }
4019 }
4020
4021 /**
4022  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4023  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4024  *
4025  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4026  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4027  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4028  */
4029 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4030 {
4031         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4032         int i, this_nid;
4033
4034         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4035                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4036 }
4037
4038 /**
4039  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4040  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4041  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4042  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4043  *
4044  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4045  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4046  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4047  * PFNs will be 0.
4048  */
4049 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4050                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4051 {
4052         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4053         int i;
4054
4055         *start_pfn = -1UL;
4056         *end_pfn = 0;
4057
4058         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4059                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4060                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4061         }
4062
4063         if (*start_pfn == -1UL)
4064                 *start_pfn = 0;
4065 }
4066
4067 /*
4068  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4069  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4070  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4071  */
4072 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4073 {
4074         int zone_index;
4075         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4076                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4077                         continue;
4078
4079                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4080                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4081                         break;
4082         }
4083
4084         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4085         movable_zone = zone_index;
4086 }
4087
4088 /*
4089  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4090  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4091  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4092  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4093  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4094  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4095  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4096  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4097  */
4098 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4099                                         unsigned long zone_type,
4100                                         unsigned long node_start_pfn,
4101                                         unsigned long node_end_pfn,
4102                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4103                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4104 {
4105         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4106         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4107                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4108                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4109                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4110                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4111                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4112
4113                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4114                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4115                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4116                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4117
4118                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4119                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4120                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4121         }
4122 }
4123
4124 /*
4125  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4126  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4127  */
4128 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4129                                         unsigned long zone_type,
4130                                         unsigned long *ignored)
4131 {
4132         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4133         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4134
4135         /* Get the start and end of the node and zone */
4136         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4137         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4138         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4139         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4140                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4141                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4142
4143         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4144         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4145                 return 0;
4146
4147         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4148         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4149         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4150
4151         /* Return the spanned pages */
4152         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4153 }
4154
4155 /*
4156  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4157  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4158  */
4159 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4160                                 unsigned long range_start_pfn,
4161                                 unsigned long range_end_pfn)
4162 {
4163         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4164         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4165         int i;
4166
4167         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4168                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4169                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4170                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4171         }
4172         return nr_absent;
4173 }
4174
4175 /**
4176  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4177  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4178  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4179  *
4180  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4181  */
4182 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4183                                                         unsigned long end_pfn)
4184 {
4185         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4186 }
4187
4188 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4189 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4190                                         unsigned long zone_type,
4191                                         unsigned long *ignored)
4192 {
4193         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4194         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4195         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4196         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4197
4198         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4199         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4200         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4201
4202         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4203                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4204                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4205         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4206 }
4207
4208 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4209 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4210                                         unsigned long zone_type,
4211                                         unsigned long *zones_size)
4212 {
4213         return zones_size[zone_type];
4214 }
4215
4216 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4217                                                 unsigned long zone_type,
4218                                                 unsigned long *zholes_size)
4219 {
4220         if (!zholes_size)
4221                 return 0;
4222
4223         return zholes_size[zone_type];
4224 }
4225
4226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4227
4228 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4229                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4230 {
4231         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4232         enum zone_type i;
4233
4234         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4235                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4236                                                                 zones_size);
4237         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4238
4239         realtotalpages = totalpages;
4240         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4241                 realtotalpages -=
4242                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4243                                                                 zholes_size);
4244         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4245         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4246                                                         realtotalpages);
4247 }
4248
4249 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4250 /*
4251  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4252  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4253  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4254  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4255  * bytes.
4256  */
4257 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4258 {
4259         unsigned long usemapsize;
4260
4261         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4262         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4263         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4264         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4265
4266         return usemapsize / 8;
4267 }
4268
4269 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4270                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4271 {
4272         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4273         zone->pageblock_flags = NULL;
4274         if (usemapsize)
4275                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4276                                                                    usemapsize);
4277 }
4278 #else
4279 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4280                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4281 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4282
4283 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4284
4285 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4286 void __init set_pageblock_order(void)
4287 {
4288         unsigned int order;
4289
4290         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4291         if (pageblock_order)
4292                 return;
4293
4294         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4295                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4296         else
4297                 order = MAX_ORDER - 1;
4298
4299         /*
4300          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4301          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4302          * powerpc.
4303          */
4304         pageblock_order = order;
4305 }
4306 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4307
4308 /*
4309  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4310  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4311  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4312  * the kernel config
4313  */
4314 void __init set_pageblock_order(void)
4315 {
4316 }
4317
4318 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4319
4320 /*
4321  * Set up the zone data structures:
4322  *   - mark all pages reserved
4323  *   - mark all memory queues empty
4324  *   - clear the memory bitmaps
4325  */
4326 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4327                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4328 {
4329         enum zone_type j;
4330         int nid = pgdat->node_id;
4331         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4332         int ret;
4333
4334         pgdat_resize_init(pgdat);
4335         pgdat->nr_zones = 0;
4336         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4337         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4338         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4339
4340         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4341                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4342                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4343
4344                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4345                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4346                                                                 zholes_size);
4347
4348                 /*
4349                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4350                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4351                  * and per-cpu initialisations
4352                  */
4353                 memmap_pages =
4354                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4355                 if (realsize >= memmap_pages) {
4356                         realsize -= memmap_pages;
4357                         if (memmap_pages)
4358                                 printk(KERN_DEBUG
4359                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4360                                        zone_names[j], memmap_pages);
4361                 } else
4362                         printk(KERN_WARNING
4363                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4364                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4365
4366                 /* Account for reserved pages */
4367                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4368                         realsize -= dma_reserve;
4369                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4370                                         zone_names[0], dma_reserve);
4371                 }
4372
4373                 if (!is_highmem_idx(j))
4374                         nr_kernel_pages += realsize;
4375                 nr_all_pages += realsize;
4376
4377                 zone->spanned_pages = size;
4378                 zone->present_pages = realsize;
4379 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4380                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4381                                                 zone->spanned_pages;
4382                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4383 #endif
4384 #ifdef CONFIG_NUMA
4385                 zone->node = nid;
4386                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4387                                                 / 100;
4388                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4389 #endif
4390                 zone->name = zone_names[j];
4391                 spin_lock_init(&zone->lock);
4392                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4393                 zone_seqlock_init(zone);
4394                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4395
4396                 zone_pcp_init(zone);
4397                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4398                 zap_zone_vm_stats(zone);
4399                 zone->flags = 0;
4400                 if (!size)
4401                         continue;
4402
4403                 set_pageblock_order();
4404                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4405                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4406                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4407                 BUG_ON(ret);
4408                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4409                 zone_start_pfn += size;
4410         }
4411 }
4412
4413 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4414 {
4415         /* Skip empty nodes */
4416         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4417                 return;
4418
4419 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4420         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4421         if (!pgdat->node_mem_map) {
4422                 unsigned long size, start, end;
4423                 struct page *map;
4424
4425                 /*
4426                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4427                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4428                  * for the buddy allocator to function correctly.
4429                  */
4430                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4431                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4432                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4433                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4434                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4435                 if (!map)
4436                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4437                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4438         }
4439 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4440         /*
4441          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4442          */
4443         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4444                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4445 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4446                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4447                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4448 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4449         }
4450 #endif
4451 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4452 }
4453
4454 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4455                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4456 {
4457         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4458
4459         pgdat->node_id = nid;
4460         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4461         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4462
4463         alloc_node_mem_map(pgdat);
4464 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4465         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4466                 nid, (unsigned long)pgdat,
4467                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4468 #endif
4469
4470         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4471 }
4472
4473 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4474
4475 #if MAX_NUMNODES > 1
4476 /*
4477  * Figure out the number of possible node ids.
4478  */
4479 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4480 {
4481         unsigned int node;
4482         unsigned int highest = 0;
4483
4484         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4485                 highest = node;
4486         nr_node_ids = highest + 1;
4487 }
4488 #else
4489 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4490 {
4491 }
4492 #endif
4493
4494 /**
4495  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4496  *
4497  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4498  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4499  * all the nodes.
4500  *
4501  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4502  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4503  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4504  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4505  *
4506  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4507  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4508  * populated node map.
4509  *
4510  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4511  * requirement (single node).
4512  */
4513 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4514 {
4515         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4516         unsigned long start, end, mask;
4517         int last_nid = -1;
4518         int i, nid;
4519
4520         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4521                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4522                         last_nid = nid;
4523                         last_end = end;
4524                         continue;
4525                 }
4526
4527                 /*
4528                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4529                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4530                  * too coarse to separate the current node from the last.
4531                  */
4532                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4533                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4534                         mask <<= 1;
4535
4536                 /* accumulate all internode masks */
4537                 accl_mask |= mask;
4538         }
4539
4540         /* convert mask to number of pages */
4541         return ~accl_mask + 1;
4542 }
4543
4544 /* Find the lowest pfn for a node */
4545 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4546 {
4547         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4548         unsigned long start_pfn;
4549         int i;
4550
4551         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4552                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4553
4554         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4555                 printk(KERN_WARNING
4556                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4557                 return 0;
4558         }
4559
4560         return min_pfn;
4561 }
4562
4563 /**
4564  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4565  *
4566  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4567  * add_active_range().
4568  */
4569 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4570 {
4571         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4572 }
4573
4574 /*
4575  * early_calculate_totalpages()
4576  * Sum pages in active regions for movable zone.
4577  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4578  */
4579 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4580 {
4581         unsigned long totalpages = 0;
4582         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4583         int i, nid;
4584
4585         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4586                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4587
4588                 totalpages += pages;
4589                 if (pages)
4590                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4591         }
4592         return totalpages;
4593 }
4594
4595 /*
4596  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4597  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4598  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4599  * others
4600  */
4601 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4602 {
4603         int i, nid;
4604         unsigned long usable_startpfn;
4605         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4606         /* save the state before borrow the nodemask */
4607         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4608         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4609         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4610
4611         /*
4612          * If movablecore was specified, calculate what size of
4613          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4614          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4615          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4616          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4617          * what movablecore would have allowed.
4618          */
4619         if (required_movablecore) {
4620                 unsigned long corepages;
4621
4622                 /*
4623                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4624                  * was requested by the user
4625                  */
4626                 required_movablecore =
4627                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4628                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4629
4630                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4631         }
4632
4633         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4634         if (!required_kernelcore)
4635                 goto out;
4636
4637         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4638         find_usable_zone_for_movable();
4639         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4640
4641 restart:
4642         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4643         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4644         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4645                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4646
4647                 /*
4648                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4649                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4650                  * amount of memory for the kernel
4651                  */
4652                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4653                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4654
4655                 /*
4656                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4657                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4658                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4659                  */
4660                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4661
4662                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4663                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4664                         unsigned long size_pages;
4665
4666                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4667                         if (start_pfn >= end_pfn)
4668                                 continue;
4669
4670                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4671                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4672                                 unsigned long kernel_pages;
4673                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4674                                                                 - start_pfn;
4675
4676                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4677                                                         kernelcore_remaining);
4678                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4679                                                         required_kernelcore);
4680
4681                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4682                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4683
4684                                         /*
4685                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4686                                          * that if we have to rebalance
4687                                          * kernelcore across nodes, we will
4688                                          * not double account here
4689                                          */
4690                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4691                                         continue;
4692                                 }
4693                                 start_pfn = usable_startpfn;
4694                         }
4695
4696                         /*
4697                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4698                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4699                          * number of pages used as kernelcore
4700                          */
4701                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4702                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4703                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4704                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4705
4706                         /*
4707                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4708                          * break if the kernelcore for this node has been
4709                          * satisified
4710                          */
4711                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4712                                                                 size_pages);
4713                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4714                         if (!kernelcore_remaining)
4715                                 break;
4716                 }
4717         }
4718
4719         /*
4720          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4721          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4722          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4723          * satisified
4724          */
4725         usable_nodes--;
4726         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4727                 goto restart;
4728
4729         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4730         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4731                 zone_movable_pfn[nid] =
4732                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4733
4734 out:
4735         /* restore the node_state */
4736         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4737 }
4738
4739 /* Any regular memory on that node ? */
4740 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4741 {
4742 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4743         enum zone_type zone_type;
4744
4745         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4746                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4747                 if (zone->present_pages) {
4748                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4749                         break;
4750                 }
4751         }
4752 #endif
4753 }
4754
4755 /**
4756  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4757  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4758  *
4759  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4760  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4761  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4762  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4763  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4764  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4765  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4766  * at arch_max_dma_pfn.
4767  */
4768 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4769 {
4770         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4771         int i, nid;
4772
4773         /* Record where the zone boundaries are */
4774         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4775                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4776         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4777                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4778         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4779         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4780         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4781                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4782                         continue;
4783                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4784                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4785                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4786                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4787         }
4788         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4789         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4790
4791         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4792         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4793         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4794
4795         /* Print out the zone ranges */
4796         printk("Zone ranges:\n");
4797         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4798                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4799                         continue;
4800                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4801                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4802                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4803                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4804                 else
4805                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4806                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4807                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4808                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4809         }
4810
4811         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4812         printk("Movable zone start for each node\n");
4813         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4814                 if (zone_movable_pfn[i])
4815                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4816                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4817         }
4818
4819         /* Print out the early_node_map[] */
4820         printk("Early memory node ranges\n");
4821         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4822                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4823                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4824
4825         /* Initialise every node */
4826         mminit_verify_pageflags_layout();
4827         setup_nr_node_ids();
4828         for_each_online_node(nid) {
4829                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4830                 free_area_init_node(nid, NULL,
4831                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4832
4833                 /* Any memory on that node */
4834                 if (pgdat->node_present_pages)
4835                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4836                 check_for_regular_memory(pgdat);
4837         }
4838 }
4839
4840 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4841 {
4842         unsigned long long coremem;
4843         if (!p)
4844                 return -EINVAL;
4845
4846         coremem = memparse(p, &p);
4847         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4848
4849         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4850         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4851
4852         return 0;
4853 }
4854
4855 /*
4856  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4857  * cannot be reclaimed or migrated.
4858  */
4859 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4860 {
4861         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4862 }
4863
4864 /*
4865  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4866  * can be reclaimed or migrated.
4867  */
4868 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4869 {
4870         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4871 }
4872
4873 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4874 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4875
4876 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4877
4878 /**
4879  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4880  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4881  *
4882  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4883  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4884  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4885  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4886  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4887  * smaller per-cpu batchsize.
4888  */
4889 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4890 {
4891         dma_reserve = new_dma_reserve;
4892 }
4893
4894 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4895 {
4896         free_area_init_node(0, zones_size,
4897                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4898 }
4899
4900 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4901                                  unsigned long action, void *hcpu)
4902 {
4903         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4904
4905         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4906                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4907                 drain_pages(cpu);
4908
4909                 /*
4910                  * Spill the event counters of the dead processor
4911                  * into the current processors event counters.
4912                  * This artificially elevates the count of the current
4913                  * processor.
4914                  */
4915                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4916
4917                 /*
4918                  * Zero the differential counters of the dead processor
4919                  * so that the vm statistics are consistent.
4920                  *
4921                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4922                  * race with what we are doing.
4923                  */
4924                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4925         }
4926         return NOTIFY_OK;
4927 }
4928
4929 void __init page_alloc_init(void)
4930 {
4931         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4932 }
4933
4934 /*
4935  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4936  *      or min_free_kbytes changes.
4937  */
4938 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4939 {
4940         struct pglist_data *pgdat;
4941         unsigned long reserve_pages = 0;
4942         enum zone_type i, j;
4943
4944         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4945                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4946                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4947                         unsigned long max = 0;
4948
4949                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4950                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4951                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4952                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4953                         }
4954
4955                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4956                         max += high_wmark_pages(zone);
4957
4958                         if (max > zone->present_pages)
4959                                 max = zone->present_pages;
4960                         reserve_pages += max;
4961                         /*
4962                          * Lowmem reserves are not available to
4963                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4964                          * kswapd tries to balance zones to their high
4965                          * watermark.  As a result, neither should be
4966                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4967                          * situation where reclaim has to clean pages
4968                          * in order to balance the zones.
4969                          */
4970                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4971                 }
4972         }
4973         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4974         totalreserve_pages = reserve_pages;
4975 }
4976
4977 /*
4978  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4979  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4980  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4981  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4982  */
4983 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4984 {
4985         struct pglist_data *pgdat;
4986         enum zone_type j, idx;
4987
4988         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4989                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4990                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4991                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4992
4993                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4994
4995                         idx = j;
4996                         while (idx) {
4997                                 struct zone *lower_zone;
4998
4999                                 idx--;
5000
5001                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5002                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5003
5004                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5005                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5006                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5007                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5008                         }
5009                 }
5010         }
5011
5012         /* update totalreserve_pages */
5013         calculate_totalreserve_pages();
5014 }
5015
5016 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5017 {
5018         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5019         unsigned long lowmem_pages = 0;
5020         struct zone *zone;
5021         unsigned long flags;
5022
5023         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5024         for_each_zone(zone) {
5025                 if (!is_highmem(zone))
5026                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5027         }
5028
5029         for_each_zone(zone) {
5030                 u64 tmp;
5031
5032                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5033                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5034                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5035                 if (is_highmem(zone)) {
5036                         /*
5037                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5038                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5039                          * value here.
5040                          *
5041                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5042                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5043                          * not be capped for highmem.
5044                          */
5045                         int min_pages;
5046
5047                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5048                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5049                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5050                         if (min_pages > 128)
5051                                 min_pages = 128;
5052                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5053                 } else {
5054                         /*
5055                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5056                          * proportionate to the zone's size.
5057                          */
5058                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5059                 }
5060
5061                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5062                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5063
5064                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5065                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5066                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5067
5068                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5069                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5070         }
5071
5072         /* update totalreserve_pages */
5073         calculate_totalreserve_pages();
5074 }
5075
5076 /**
5077  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5078  * or when memory is hot-{added|removed}
5079  *
5080  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5081  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5082  */
5083 void setup_per_zone_wmarks(void)
5084 {
5085         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5086         __setup_per_zone_wmarks();
5087         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5088 }
5089
5090 /*
5091  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5092  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5093  * to be referenced again before it is swapped out.
5094  *
5095  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5096  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5097  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5098  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5099  *
5100  * total     target    max
5101  * memory    ratio     inactive anon
5102  * -------------------------------------
5103  *   10MB       1         5MB
5104  *  100MB       1        50MB
5105  *    1GB       3       250MB
5106  *   10GB      10       0.9GB
5107  *  100GB      31         3GB
5108  *    1TB     101        10GB
5109  *   10TB     320        32GB
5110  */
5111 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5112 {
5113         unsigned int gb, ratio;
5114
5115         /* Zone size in gigabytes */
5116         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5117         if (gb)
5118                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5119         else
5120                 ratio = 1;
5121
5122         zone->inactive_ratio = ratio;
5123 }
5124
5125 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5126 {
5127         struct zone *zone;
5128
5129         for_each_zone(zone)
5130                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5131 }
5132
5133 /*
5134  * Initialise min_free_kbytes.
5135  *
5136  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5137  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5138  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5139  *
5140  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5141  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5142  *
5143  * which yields
5144  *
5145  * 16MB:        512k
5146  * 32MB:        724k
5147  * 64MB:        1024k
5148  * 128MB:       1448k
5149  * 256MB:       2048k
5150  * 512MB:       2896k
5151  * 1024MB:      4096k
5152  * 2048MB:      5792k
5153  * 4096MB:      8192k
5154  * 8192MB:      11584k
5155  * 16384MB:     16384k
5156  */
5157 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5158 {
5159         unsigned long lowmem_kbytes;
5160
5161         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5162
5163         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5164         if (min_free_kbytes < 128)
5165                 min_free_kbytes = 128;
5166         if (min_free_kbytes > 65536)
5167                 min_free_kbytes = 65536;
5168         setup_per_zone_wmarks();
5169         refresh_zone_stat_thresholds();
5170         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5171         setup_per_zone_inactive_ratio();
5172         return 0;
5173 }
5174 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5175
5176 /*
5177  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5178  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5179  *      changes.
5180  */
5181 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5182         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5183 {
5184         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5185         if (write)
5186                 setup_per_zone_wmarks();
5187         return 0;
5188 }
5189
5190 #ifdef CONFIG_NUMA
5191 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5192         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5193 {
5194         struct zone *zone;
5195         int rc;
5196
5197         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5198         if (rc)
5199                 return rc;
5200
5201         for_each_zone(zone)
5202                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5203                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5204         return 0;
5205 }
5206
5207 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5208         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5209 {
5210         struct zone *zone;
5211         int rc;
5212
5213         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5214         if (rc)
5215                 return rc;
5216
5217         for_each_zone(zone)
5218                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5219                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5220         return 0;
5221 }
5222 #endif
5223
5224 /*
5225  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5226  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5227  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5228  *
5229  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5230  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5231  * if in function of the boot time zone sizes.
5232  */
5233 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5234         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5235 {
5236         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5237         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5238         return 0;
5239 }
5240
5241 /*
5242  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5243  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5244  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5245  */
5246
5247 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5248         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5249 {
5250         struct zone *zone;
5251         unsigned int cpu;
5252         int ret;
5253
5254         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5255         if (!write || (ret < 0))
5256                 return ret;
5257         for_each_populated_zone(zone) {
5258                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5259                         unsigned long  high;
5260                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5261                         setup_pagelist_highmark(
5262                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5263                 }
5264         }
5265         return 0;
5266 }
5267
5268 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5269
5270 #ifdef CONFIG_NUMA
5271 static int __init set_hashdist(char *str)
5272 {
5273         if (!str)
5274                 return 0;
5275         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5276         return 1;
5277 }
5278 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5279 #endif
5280
5281 /*
5282  * allocate a large system hash table from bootmem
5283  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5284  *   quantity of entries
5285  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5286  */
5287 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5288                                      unsigned long bucketsize,
5289                                      unsigned long numentries,
5290                                      int scale,
5291                                      int flags,
5292                                      unsigned int *_hash_shift,
5293                                      unsigned int *_hash_mask,
5294                                      unsigned long low_limit,
5295                                      unsigned long high_limit)
5296 {
5297         unsigned long long max = high_limit;
5298         unsigned long log2qty, size;
5299         void *table = NULL;
5300
5301         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5302         if (!numentries) {
5303                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5304                 numentries = nr_kernel_pages;
5305                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5306                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5307                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5308
5309                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5310                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5311                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5312                 else
5313                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5314
5315                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5316                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5317                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5318                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5319                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5320                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5321                                 BUG_ON(!numentries);
5322                         }
5323                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5324                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5325         }
5326         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5327
5328         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5329         if (max == 0) {
5330                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5331                 do_div(max, bucketsize);
5332         }
5333         max = min(max, 0x80000000ULL);
5334
5335         if (numentries < low_limit)
5336                 numentries = low_limit;
5337         if (numentries > max)
5338                 numentries = max;
5339
5340         log2qty = ilog2(numentries);
5341
5342         do {
5343                 size = bucketsize << log2qty;
5344                 if (flags & HASH_EARLY)
5345                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5346                 else if (hashdist)
5347                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5348                 else {
5349                         /*
5350                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5351                          * some pages at the end of hash table which
5352                          * alloc_pages_exact() automatically does
5353                          */
5354                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5355                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5356                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5357                         }
5358                 }
5359         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5360
5361         if (!table)
5362                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5363
5364         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5365                tablename,
5366                (1UL << log2qty),
5367                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5368                size);
5369
5370         if (_hash_shift)
5371                 *_hash_shift = log2qty;
5372         if (_hash_mask)
5373                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5374
5375         return table;
5376 }
5377
5378 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5379 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5380                                                         unsigned long pfn)
5381 {
5382 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5383         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5384 #else
5385         return zone->pageblock_flags;
5386 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5387 }
5388
5389 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5390 {
5391 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5392         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5393         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5394 #else
5395         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5396         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5397 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5398 }
5399
5400 /**
5401  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5402  * @page: The page within the block of interest
5403  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5404  * @end_bitidx: The last bit of interest
5405  * returns pageblock_bits flags
5406  */
5407 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5408                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5409 {
5410         struct zone *zone;
5411         unsigned long *bitmap;
5412         unsigned long pfn, bitidx;
5413         unsigned long flags = 0;
5414         unsigned long value = 1;
5415
5416         zone = page_zone(page);
5417         pfn = page_to_pfn(page);
5418         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5419         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5420
5421         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5422                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5423                         flags |= value;
5424
5425         return flags;
5426 }
5427
5428 /**
5429  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5430  * @page: The page within the block of interest
5431  * @start_bitidx: The first bit of interest
5432  * @end_bitidx: The last bit of interest
5433  * @flags: The flags to set
5434  */
5435 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5436                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5437 {
5438         struct zone *zone;
5439         unsigned long *bitmap;
5440         unsigned long pfn, bitidx;
5441         unsigned long value = 1;
5442
5443         zone = page_zone(page);
5444         pfn = page_to_pfn(page);
5445         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5446         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5447         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5448         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5449
5450         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5451                 if (flags & value)
5452                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5453                 else
5454                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5455 }
5456
5457 /*
5458  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5459  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5460  *
5461  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5462  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5463  * expect this function should be exact.
5464  */
5465 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5466 {
5467         unsigned long pfn, iter, found;
5468         int mt;
5469
5470         /*
5471          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5472          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5473          */
5474         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5475                 return false;
5476         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5477         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5478                 return false;
5479
5480         pfn = page_to_pfn(page);
5481         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5482                 unsigned long check = pfn + iter;
5483
5484                 if (!pfn_valid_within(check))
5485                         continue;
5486
5487                 page = pfn_to_page(check);
5488                 /*
5489                  * We can't use page_count without pin a page
5490                  * because another CPU can free compound page.
5491                  * This check already skips compound tails of THP
5492                  * because their page->_count is zero at all time.
5493                  */
5494                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5495                         if (PageBuddy(page))
5496                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5497                         continue;
5498                 }
5499
5500                 if (!PageLRU(page))
5501                         found++;
5502                 /*
5503                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5504                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5505                  * and it still to be fixed.
5506                  */
5507                 /*
5508                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5509                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5510                  *
5511                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5512                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5513                  * page at boot.
5514                  */
5515                 if (found > count)
5516                         return true;
5517         }
5518         return false;
5519 }
5520
5521 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5522 {
5523         struct zone *zone;
5524         unsigned long pfn;
5525
5526         /*
5527          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5528          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5529          * the zone but still within the section.
5530          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5531          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5532          */
5533         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5534                 return false;
5535
5536         zone = page_zone(page);
5537         pfn = page_to_pfn(page);
5538         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5539                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5540                 return false;
5541
5542         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5543 }
5544
5545 #ifdef CONFIG_CMA
5546
5547 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5548 {
5549         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5550                              pageblock_nr_pages) - 1);
5551 }
5552
5553 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5554 {
5555         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5556                                 pageblock_nr_pages));
5557 }
5558
5559 static struct page *
5560 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5561                              int **resultp)
5562 {
5563         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5564
5565         if (PageHighMem(page))
5566                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5567
5568         return alloc_page(gfp_mask);
5569 }
5570
5571 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5572 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5573 {
5574         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5575
5576         unsigned long pfn = start;
5577         unsigned int tries = 0;
5578         int ret = 0;
5579
5580         struct compact_control cc = {
5581                 .nr_migratepages = 0,
5582                 .order = -1,
5583                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5584                 .sync = true,
5585         };
5586         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5587
5588         migrate_prep_local();
5589
5590         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5591                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5592                         ret = -EINTR;
5593                         break;
5594                 }
5595
5596                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5597                         cc.nr_migratepages = 0;
5598                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5599                                                          pfn, end);
5600                         if (!pfn) {
5601                                 ret = -EINTR;
5602                                 break;
5603                         }
5604                         tries = 0;
5605                 } else if (++tries == 5) {
5606                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5607                         break;
5608                 }
5609
5610                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5611                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5612                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5613         }
5614
5615         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5616         return ret > 0 ? 0 : ret;
5617 }
5618
5619 /*
5620  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5621  */
5622 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5623 {
5624         unsigned long flags;
5625         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5626         zone->min_cma_pages += count;
5627         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5628         setup_per_zone_wmarks();
5629 }
5630
5631 /*
5632  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5633  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5634  *__alloc_pages_slowpath() function.
5635  */
5636 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5637 {
5638         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5639         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5640         int did_some_progress = 0;
5641         int order = 1;
5642
5643         /*
5644          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5645          * to stabilise at new watermark level.
5646          */
5647         __update_cma_watermarks(zone, count);
5648
5649         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5650         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5651                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5652
5653                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5654                                                       NULL);
5655                 if (!did_some_progress) {
5656                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5657                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5658                 }
5659         }
5660
5661         /* Restore original watermark levels. */
5662         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5663
5664         return count;
5665 }
5666
5667 /**
5668  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5669  * @start:      start PFN to allocate
5670  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5671  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5672  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5673  *                      in range must have the same migratetype and it must
5674  *                      be either of the two.
5675  *
5676  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5677  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5678  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5679  * pages fall in.
5680  *
5681  * The PFN range must belong to a single zone.
5682  *
5683  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5684  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5685  * need to be freed with free_contig_range().
5686  */
5687 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5688                        unsigned migratetype)
5689 {
5690         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5691         unsigned long outer_start, outer_end;
5692         int ret = 0, order;
5693
5694         /*
5695          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5696          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5697          * have different sizes, and due to the way page allocator
5698          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5699          * that page allocator won't try to merge buddies from
5700          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5701          * other migration type.
5702          *
5703          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5704          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5705          * we are interested in).  This will put all the pages in
5706          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5707          *
5708          * When this is done, we take the pages in range from page
5709          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5710          * page allocator will never consider using them.
5711          *
5712          * This lets us mark the pageblocks back as
5713          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5714          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5715          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5716          */
5717
5718         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5719                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5720         if (ret)
5721                 goto done;
5722
5723         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5724         if (ret)
5725                 goto done;
5726
5727         /*
5728          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5729          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5730          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5731          * What we are going to do is to allocate all pages from
5732          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5733          *
5734          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5735          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5736          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5737          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5738          * once this is done free the pages we are not interested in.
5739          *
5740          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5741          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5742          */
5743
5744         lru_add_drain_all();
5745         drain_all_pages();
5746
5747         order = 0;
5748         outer_start = start;
5749         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5750                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5751                         ret = -EBUSY;
5752                         goto done;
5753                 }
5754                 outer_start &= ~0UL << order;
5755         }
5756
5757         /* Make sure the range is really isolated. */
5758         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5759                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5760                        outer_start, end);
5761                 ret = -EBUSY;
5762                 goto done;
5763         }
5764
5765         /*
5766          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5767          * will not starve the system.
5768          */
5769         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5770
5771         /* Grab isolated pages from freelists. */
5772         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5773         if (!outer_end) {
5774                 ret = -EBUSY;
5775                 goto done;
5776         }
5777
5778         /* Free head and tail (if any) */
5779         if (start != outer_start)
5780                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5781         if (end != outer_end)
5782                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5783
5784 done:
5785         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5786                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5787         return ret;
5788 }
5789
5790 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5791 {
5792         for (; nr_pages--; ++pfn)
5793                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5794 }
5795 #endif
5796
5797 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5798 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5799 {
5800         struct zone *zone = data;
5801         int cpu;
5802         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5803
5804         for_each_possible_cpu(cpu) {
5805                 struct per_cpu_pageset *pset;
5806                 struct per_cpu_pages *pcp;
5807
5808                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5809                 pcp = &pset->pcp;
5810
5811                 local_irq_save(flags);
5812                 if (pcp->count > 0)
5813                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5814                 setup_pageset(pset, batch);
5815                 local_irq_restore(flags);
5816         }
5817         return 0;
5818 }
5819
5820 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5821 {
5822         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5823 }
5824 #endif
5825
5826 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5827 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5828 {
5829         unsigned long flags;
5830
5831         /* avoid races with drain_pages()  */
5832         local_irq_save(flags);
5833         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5834                 free_percpu(zone->pageset);
5835                 zone->pageset = &boot_pageset;
5836         }
5837         local_irq_restore(flags);
5838 }
5839
5840 /*
5841  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5842  */
5843 void
5844 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5845 {
5846         struct page *page;
5847         struct zone *zone;
5848         int order, i;
5849         unsigned long pfn;
5850         unsigned long flags;
5851         /* find the first valid pfn */
5852         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5853                 if (pfn_valid(pfn))
5854                         break;
5855         if (pfn == end_pfn)
5856                 return;
5857         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5858         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5859         pfn = start_pfn;
5860         while (pfn < end_pfn) {
5861                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5862                         pfn++;
5863                         continue;
5864                 }
5865                 page = pfn_to_page(pfn);
5866                 BUG_ON(page_count(page));
5867                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5868                 order = page_order(page);
5869 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5870                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5871                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5872 #endif
5873                 list_del(&page->lru);
5874                 rmv_page_order(page);
5875                 zone->free_area[order].nr_free--;
5876                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5877                                       - (1UL << order));
5878                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5879                         SetPageReserved((page+i));
5880                 pfn += (1 << order);
5881         }
5882         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5883 }
5884 #endif
5885
5886 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5887 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5888 {
5889         struct zone *zone = page_zone(page);
5890         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5891         unsigned long flags;
5892         int order;
5893
5894         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5895         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5896                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5897
5898                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5899                         break;
5900         }
5901         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5902
5903         return order < MAX_ORDER;
5904 }
5905 #endif
5906
5907 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5908         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5909         {1UL << PG_error,               "error"         },
5910         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5911         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5912         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5913         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5914         {1UL << PG_active,              "active"        },
5915         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5916         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5917         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5918         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5919         {1UL << PG_private,             "private"       },
5920         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5921         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5922 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5923         {1UL << PG_head,                "head"          },
5924         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5925 #else
5926         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5927 #endif
5928         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5929         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5930         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5931         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5932         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5933 #ifdef CONFIG_MMU
5934         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5935 #endif
5936 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5937         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5938 #endif
5939 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5940         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5941 #endif
5942 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5943         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
5944 #endif
5945 };
5946
5947 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5948 {
5949         const char *delim = "";
5950         unsigned long mask;
5951         int i;
5952
5953         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
5954
5955         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5956
5957         /* remove zone id */
5958         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5959
5960         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
5961
5962                 mask = pageflag_names[i].mask;
5963                 if ((flags & mask) != mask)
5964                         continue;
5965
5966                 flags &= ~mask;
5967                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5968                 delim = "|";
5969         }
5970
5971         /* check for left over flags */
5972         if (flags)
5973                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5974
5975         printk(")\n");
5976 }
5977
5978 void dump_page(struct page *page)
5979 {
5980         printk(KERN_ALERT
5981                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5982                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5983                 page->mapping, page->index);
5984         dump_page_flags(page->flags);
5985         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5986 }