mm: have order > 0 compaction start off where it left
[cascardo/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/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif  /* NUMA */
96 };
97 EXPORT_SYMBOL(node_states);
98
99 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
100 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
101 /*
102  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
103  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
104  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
105  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
106  */
107 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
108
109 int percpu_pagelist_fraction;
110 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
111
112 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
113 /*
114  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
115  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
116  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
117  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
118  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
119  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
120  */
121
122 static gfp_t saved_gfp_mask;
123
124 void pm_restore_gfp_mask(void)
125 {
126         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
127         if (saved_gfp_mask) {
128                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
129                 saved_gfp_mask = 0;
130         }
131 }
132
133 void pm_restrict_gfp_mask(void)
134 {
135         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
136         WARN_ON(saved_gfp_mask);
137         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
138         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
139 }
140
141 bool pm_suspended_storage(void)
142 {
143         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
144                 return false;
145         return true;
146 }
147 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
148
149 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
150 int pageblock_order __read_mostly;
151 #endif
152
153 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
154
155 /*
156  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
157  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
158  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
159  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
160  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
161  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
162  *
163  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
164  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
165  */
166 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
167 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
168          256,
169 #endif
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
174          32,
175 #endif
176          32,
177 };
178
179 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
180
181 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          "DMA",
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          "DMA32",
187 #endif
188          "Normal",
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          "HighMem",
191 #endif
192          "Movable",
193 };
194
195 int min_free_kbytes = 1024;
196
197 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
198 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
199 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
200
201 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
205 static unsigned long __initdata required_movablecore;
206 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
207
208 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
209 int movable_zone;
210 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
211 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
212
213 #if MAX_NUMNODES > 1
214 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
215 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
216 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
217 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
218 #endif
219
220 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
221
222 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
223 {
224
225         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
226                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
227
228         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
229                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
230 }
231
232 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
233
234 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
235 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
236 {
237         int ret = 0;
238         unsigned seq;
239         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
240
241         do {
242                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
243                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
244                         ret = 1;
245                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
246                         ret = 1;
247         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
248
249         return ret;
250 }
251
252 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
253 {
254         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
255                 return 0;
256         if (zone != page_zone(page))
257                 return 0;
258
259         return 1;
260 }
261 /*
262  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
263  */
264 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
265 {
266         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
267                 return 1;
268         if (!page_is_consistent(zone, page))
269                 return 1;
270
271         return 0;
272 }
273 #else
274 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         return 0;
277 }
278 #endif
279
280 static void bad_page(struct page *page)
281 {
282         static unsigned long resume;
283         static unsigned long nr_shown;
284         static unsigned long nr_unshown;
285
286         /* Don't complain about poisoned pages */
287         if (PageHWPoison(page)) {
288                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
289                 return;
290         }
291
292         /*
293          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
294          * or allow a steady drip of one report per second.
295          */
296         if (nr_shown == 60) {
297                 if (time_before(jiffies, resume)) {
298                         nr_unshown++;
299                         goto out;
300                 }
301                 if (nr_unshown) {
302                         printk(KERN_ALERT
303                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
304                                 nr_unshown);
305                         nr_unshown = 0;
306                 }
307                 nr_shown = 0;
308         }
309         if (nr_shown++ == 0)
310                 resume = jiffies + 60 * HZ;
311
312         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
313                 current->comm, page_to_pfn(page));
314         dump_page(page);
315
316         print_modules();
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
332  * pointing at the head page.
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354                 __SetPageTail(p);
355                 set_page_count(p, 0);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
361 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365         int bad = 0;
366
367         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
368             unlikely(!PageHead(page))) {
369                 bad_page(page);
370                 bad++;
371         }
372
373         __ClearPageHead(page);
374
375         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
376                 struct page *p = page + i;
377
378                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
379                         bad_page(page);
380                         bad++;
381                 }
382                 __ClearPageTail(p);
383         }
384
385         return bad;
386 }
387
388 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
389 {
390         int i;
391
392         /*
393          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
394          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
395          */
396         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
397         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
398                 clear_highpage(page + i);
399 }
400
401 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
402 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
403
404 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
405 {
406         unsigned long res;
407
408         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
409                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
410                 return 0;
411         }
412         _debug_guardpage_minorder = res;
413         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
414         return 0;
415 }
416 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
417
418 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
419 {
420         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
421 }
422
423 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
424 {
425         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
426 }
427 #else
428 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
429 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
430 #endif
431
432 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
433 {
434         set_page_private(page, order);
435         __SetPageBuddy(page);
436 }
437
438 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
439 {
440         __ClearPageBuddy(page);
441         set_page_private(page, 0);
442 }
443
444 /*
445  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
446  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
447  *
448  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
449  * the following equation:
450  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
451  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
452  * 1 buddy is #10:
453  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
454  *
455  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
456  * satisfies the following equation:
457  *     P = B & ~(1 << O)
458  *
459  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
460  */
461 static inline unsigned long
462 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
463 {
464         return page_idx ^ (1 << order);
465 }
466
467 /*
468  * This function checks whether a page is free && is the buddy
469  * we can do coalesce a page and its buddy if
470  * (a) the buddy is not in a hole &&
471  * (b) the buddy is in the buddy system &&
472  * (c) a page and its buddy have the same order &&
473  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
474  *
475  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
476  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
477  *
478  * For recording page's order, we use page_private(page).
479  */
480 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
481                                                                 int order)
482 {
483         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
484                 return 0;
485
486         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
487                 return 0;
488
489         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
490                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
491                 return 1;
492         }
493
494         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
495                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
496                 return 1;
497         }
498         return 0;
499 }
500
501 /*
502  * Freeing function for a buddy system allocator.
503  *
504  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
505  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
506  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
507  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
508  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
509  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
510  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
511  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
512  * parts of the VM system.
513  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
514  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
515  * order is recorded in page_private(page) field.
516  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
517  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
518  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
519  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
520  * triggers coalescing into a block of larger size.
521  *
522  * -- wli
523  */
524
525 static inline void __free_one_page(struct page *page,
526                 struct zone *zone, unsigned int order,
527                 int migratetype)
528 {
529         unsigned long page_idx;
530         unsigned long combined_idx;
531         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
532         struct page *buddy;
533
534         if (unlikely(PageCompound(page)))
535                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
536                         return;
537
538         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
539
540         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
541
542         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
543         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
544
545         while (order < MAX_ORDER-1) {
546                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
547                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
548                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
549                         break;
550                 /*
551                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
552                  * merge with it and move up one order.
553                  */
554                 if (page_is_guard(buddy)) {
555                         clear_page_guard_flag(buddy);
556                         set_page_private(page, 0);
557                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
558                 } else {
559                         list_del(&buddy->lru);
560                         zone->free_area[order].nr_free--;
561                         rmv_page_order(buddy);
562                 }
563                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
564                 page = page + (combined_idx - page_idx);
565                 page_idx = combined_idx;
566                 order++;
567         }
568         set_page_order(page, order);
569
570         /*
571          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
572          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
573          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
574          * that is happening, add the free page to the tail of the list
575          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
576          * as a higher order page
577          */
578         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
579                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
580                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
581                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
582                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
583                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
584                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
585                         list_add_tail(&page->lru,
586                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
587                         goto out;
588                 }
589         }
590
591         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592 out:
593         zone->free_area[order].nr_free++;
594 }
595
596 /*
597  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
598  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
599  * free_pages_check() will verify...
600  */
601 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
602 {
603         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
604         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
605 }
606
607 static inline int free_pages_check(struct page *page)
608 {
609         if (unlikely(page_mapcount(page) |
610                 (page->mapping != NULL)  |
611                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
612                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
613                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
614                 bad_page(page);
615                 return 1;
616         }
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
668                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
669                         list_del(&page->lru);
670                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
671                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
672                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
673                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
674         }
675         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
676         spin_unlock(&zone->lock);
677 }
678
679 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
680                                 int migratetype)
681 {
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->all_unreclaimable = 0;
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
687         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
688         spin_unlock(&zone->lock);
689 }
690
691 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
692 {
693         int i;
694         int bad = 0;
695
696         trace_mm_page_free(page, order);
697         kmemcheck_free_shadow(page, order);
698
699         if (PageAnon(page))
700                 page->mapping = NULL;
701         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
702                 bad += free_pages_check(page + i);
703         if (bad)
704                 return false;
705
706         if (!PageHighMem(page)) {
707                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
708                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
709                                            PAGE_SIZE << order);
710         }
711         arch_free_page(page, order);
712         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
713
714         return true;
715 }
716
717 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         unsigned long flags;
720         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
721
722         if (!free_pages_prepare(page, order))
723                 return;
724
725         local_irq_save(flags);
726         if (unlikely(wasMlocked))
727                 free_page_mlock(page);
728         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
729         free_one_page(page_zone(page), page, order,
730                                         get_pageblock_migratetype(page));
731         local_irq_restore(flags);
732 }
733
734 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
735 {
736         unsigned int nr_pages = 1 << order;
737         unsigned int loop;
738
739         prefetchw(page);
740         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
741                 struct page *p = &page[loop];
742
743                 if (loop + 1 < nr_pages)
744                         prefetchw(p + 1);
745                 __ClearPageReserved(p);
746                 set_page_count(p, 0);
747         }
748
749         set_page_refcounted(page);
750         __free_pages(page, order);
751 }
752
753 #ifdef CONFIG_CMA
754 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
755 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
756 {
757         unsigned i = pageblock_nr_pages;
758         struct page *p = page;
759
760         do {
761                 __ClearPageReserved(p);
762                 set_page_count(p, 0);
763         } while (++p, --i);
764
765         set_page_refcounted(page);
766         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
767         __free_pages(page, pageblock_order);
768         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
774  * Please do not alter this order without good reasons and regression
775  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
776  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
777  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
778  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
779  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
780  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
781  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
782  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
783  *
784  * -- wli
785  */
786 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
787         int low, int high, struct free_area *area,
788         int migratetype)
789 {
790         unsigned long size = 1 << high;
791
792         while (high > low) {
793                 area--;
794                 high--;
795                 size >>= 1;
796                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
797
798 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
799                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
800                         /*
801                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
802                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
803                          * Corresponding page table entries will not be touched,
804                          * pages will stay not present in virtual address space
805                          */
806                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
807                         set_page_guard_flag(&page[size]);
808                         set_page_private(&page[size], high);
809                         /* Guard pages are not available for any usage */
810                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
811                         continue;
812                 }
813 #endif
814                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
815                 area->nr_free++;
816                 set_page_order(&page[size], high);
817         }
818 }
819
820 /*
821  * This page is about to be returned from the page allocator
822  */
823 static inline int check_new_page(struct page *page)
824 {
825         if (unlikely(page_mapcount(page) |
826                 (page->mapping != NULL)  |
827                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
828                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
829                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
830                 bad_page(page);
831                 return 1;
832         }
833         return 0;
834 }
835
836 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
837 {
838         int i;
839
840         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
841                 struct page *p = page + i;
842                 if (unlikely(check_new_page(p)))
843                         return 1;
844         }
845
846         set_page_private(page, 0);
847         set_page_refcounted(page);
848
849         arch_alloc_page(page, order);
850         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
851
852         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
853                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
854
855         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
856                 prep_compound_page(page, order);
857
858         return 0;
859 }
860
861 /*
862  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
863  * the smallest available page from the freelists
864  */
865 static inline
866 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
867                                                 int migratetype)
868 {
869         unsigned int current_order;
870         struct free_area * area;
871         struct page *page;
872
873         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
874         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
875                 area = &(zone->free_area[current_order]);
876                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
877                         continue;
878
879                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
880                                                         struct page, lru);
881                 list_del(&page->lru);
882                 rmv_page_order(page);
883                 area->nr_free--;
884                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
885                 return page;
886         }
887
888         return NULL;
889 }
890
891
892 /*
893  * This array describes the order lists are fallen back to when
894  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
895  */
896 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
897         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
898         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899 #ifdef CONFIG_CMA
900         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
901         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
902 #else
903         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
904 #endif
905         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907 };
908
909 /*
910  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
911  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
912  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
913  */
914 static int move_freepages(struct zone *zone,
915                           struct page *start_page, struct page *end_page,
916                           int migratetype)
917 {
918         struct page *page;
919         unsigned long order;
920         int pages_moved = 0;
921
922 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
923         /*
924          * page_zone is not safe to call in this context when
925          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
926          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
927          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
928          * grouping pages by mobility
929          */
930         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
931 #endif
932
933         for (page = start_page; page <= end_page;) {
934                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
935                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
936
937                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
938                         page++;
939                         continue;
940                 }
941
942                 if (!PageBuddy(page)) {
943                         page++;
944                         continue;
945                 }
946
947                 order = page_order(page);
948                 list_move(&page->lru,
949                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
950                 page += 1 << order;
951                 pages_moved += 1 << order;
952         }
953
954         return pages_moved;
955 }
956
957 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
958                                 int migratetype)
959 {
960         unsigned long start_pfn, end_pfn;
961         struct page *start_page, *end_page;
962
963         start_pfn = page_to_pfn(page);
964         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
965         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
966         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
967         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
968
969         /* Do not cross zone boundaries */
970         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
971                 start_page = page;
972         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
973                 return 0;
974
975         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
976 }
977
978 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
979                                         int start_order, int migratetype)
980 {
981         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
982
983         while (nr_pageblocks--) {
984                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
985                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
986         }
987 }
988
989 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
990 static inline struct page *
991 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
992 {
993         struct free_area * area;
994         int current_order;
995         struct page *page;
996         int migratetype, i;
997
998         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
999         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1000                                                 --current_order) {
1001                 for (i = 0;; i++) {
1002                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1003
1004                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1005                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1006                                 break;
1007
1008                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1009                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1010                                 continue;
1011
1012                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1013                                         struct page, lru);
1014                         area->nr_free--;
1015
1016                         /*
1017                          * If breaking a large block of pages, move all free
1018                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1019                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1020                          * aggressive about taking ownership of free pages
1021                          *
1022                          * On the other hand, never change migration
1023                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1024                          * pages on different free lists. We don't
1025                          * want unmovable pages to be allocated from
1026                          * MIGRATE_CMA areas.
1027                          */
1028                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1029                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1030                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1031                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1032                                 int pages;
1033                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1034                                                                 start_migratetype);
1035
1036                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1037                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1038                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1039                                         set_pageblock_migratetype(page,
1040                                                                 start_migratetype);
1041
1042                                 migratetype = start_migratetype;
1043                         }
1044
1045                         /* Remove the page from the freelists */
1046                         list_del(&page->lru);
1047                         rmv_page_order(page);
1048
1049                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1050                         if (current_order >= pageblock_order &&
1051                             !is_migrate_cma(migratetype))
1052                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1053                                                         start_migratetype);
1054
1055                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1056                                is_migrate_cma(migratetype)
1057                              ? migratetype : start_migratetype);
1058
1059                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1060                                 start_migratetype, migratetype);
1061
1062                         return page;
1063                 }
1064         }
1065
1066         return NULL;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1071  * Call me with the zone->lock already held.
1072  */
1073 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1074                                                 int migratetype)
1075 {
1076         struct page *page;
1077
1078 retry_reserve:
1079         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1080
1081         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1082                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1083
1084                 /*
1085                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1086                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1087                  * and we want just one call site
1088                  */
1089                 if (!page) {
1090                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1091                         goto retry_reserve;
1092                 }
1093         }
1094
1095         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1096         return page;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1101  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1102  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1103  */
1104 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1105                         unsigned long count, struct list_head *list,
1106                         int migratetype, int cold)
1107 {
1108         int mt = migratetype, i;
1109
1110         spin_lock(&zone->lock);
1111         for (i = 0; i < count; ++i) {
1112                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1113                 if (unlikely(page == NULL))
1114                         break;
1115
1116                 /*
1117                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1118                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1119                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1120                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1121                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1122                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1123                  * properly.
1124                  */
1125                 if (likely(cold == 0))
1126                         list_add(&page->lru, list);
1127                 else
1128                         list_add_tail(&page->lru, list);
1129                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1130                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1131                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1132                                 mt = migratetype;
1133                 }
1134                 set_page_private(page, mt);
1135                 list = &page->lru;
1136         }
1137         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1138         spin_unlock(&zone->lock);
1139         return i;
1140 }
1141
1142 #ifdef CONFIG_NUMA
1143 /*
1144  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1145  * currently executing processor on remote nodes after they have
1146  * expired.
1147  *
1148  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1149  * a single processor.
1150  */
1151 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1152 {
1153         unsigned long flags;
1154         int to_drain;
1155
1156         local_irq_save(flags);
1157         if (pcp->count >= pcp->batch)
1158                 to_drain = pcp->batch;
1159         else
1160                 to_drain = pcp->count;
1161         if (to_drain > 0) {
1162                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1163                 pcp->count -= to_drain;
1164         }
1165         local_irq_restore(flags);
1166 }
1167 #endif
1168
1169 /*
1170  * Drain pages of the indicated processor.
1171  *
1172  * The processor must either be the current processor and the
1173  * thread pinned to the current processor or a processor that
1174  * is not online.
1175  */
1176 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1177 {
1178         unsigned long flags;
1179         struct zone *zone;
1180
1181         for_each_populated_zone(zone) {
1182                 struct per_cpu_pageset *pset;
1183                 struct per_cpu_pages *pcp;
1184
1185                 local_irq_save(flags);
1186                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1187
1188                 pcp = &pset->pcp;
1189                 if (pcp->count) {
1190                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1191                         pcp->count = 0;
1192                 }
1193                 local_irq_restore(flags);
1194         }
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1199  */
1200 void drain_local_pages(void *arg)
1201 {
1202         drain_pages(smp_processor_id());
1203 }
1204
1205 /*
1206  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1207  *
1208  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1209  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1210  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1211  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1212  * before the call to on_each_cpu_mask().
1213  */
1214 void drain_all_pages(void)
1215 {
1216         int cpu;
1217         struct per_cpu_pageset *pcp;
1218         struct zone *zone;
1219
1220         /*
1221          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1222          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1223          */
1224         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1225
1226         /*
1227          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1228          * as offline notification will cause the notified
1229          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1230          * disables preemption as part of its processing
1231          */
1232         for_each_online_cpu(cpu) {
1233                 bool has_pcps = false;
1234                 for_each_populated_zone(zone) {
1235                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1236                         if (pcp->pcp.count) {
1237                                 has_pcps = true;
1238                                 break;
1239                         }
1240                 }
1241                 if (has_pcps)
1242                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1243                 else
1244                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1245         }
1246         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1247 }
1248
1249 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1250
1251 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1252 {
1253         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1254         unsigned long flags;
1255         int order, t;
1256         struct list_head *curr;
1257
1258         if (!zone->spanned_pages)
1259                 return;
1260
1261         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1262
1263         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1264         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1265                 if (pfn_valid(pfn)) {
1266                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1267
1268                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1269                                 swsusp_unset_page_free(page);
1270                 }
1271
1272         for_each_migratetype_order(order, t) {
1273                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1274                         unsigned long i;
1275
1276                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1277                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1278                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1279                 }
1280         }
1281         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1282 }
1283 #endif /* CONFIG_PM */
1284
1285 /*
1286  * Free a 0-order page
1287  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1288  */
1289 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1290 {
1291         struct zone *zone = page_zone(page);
1292         struct per_cpu_pages *pcp;
1293         unsigned long flags;
1294         int migratetype;
1295         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1296
1297         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1298                 return;
1299
1300         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1301         set_page_private(page, migratetype);
1302         local_irq_save(flags);
1303         if (unlikely(wasMlocked))
1304                 free_page_mlock(page);
1305         __count_vm_event(PGFREE);
1306
1307         /*
1308          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1309          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1310          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1311          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1312          * excessively into the page allocator
1313          */
1314         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1315                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1316                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1317                         goto out;
1318                 }
1319                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1320         }
1321
1322         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1323         if (cold)
1324                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1325         else
1326                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1327         pcp->count++;
1328         if (pcp->count >= pcp->high) {
1329                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1330                 pcp->count -= pcp->batch;
1331         }
1332
1333 out:
1334         local_irq_restore(flags);
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Free a list of 0-order pages
1339  */
1340 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1341 {
1342         struct page *page, *next;
1343
1344         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1345                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1346                 free_hot_cold_page(page, cold);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1352  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1353  * Each sub-page must be freed individually.
1354  *
1355  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1356  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1357  */
1358 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1359 {
1360         int i;
1361
1362         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1363         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1364
1365 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1366         /*
1367          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1368          * otherwise free the whole shadow.
1369          */
1370         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1371                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1372 #endif
1373
1374         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1375                 set_page_refcounted(page + i);
1376 }
1377
1378 /*
1379  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1380  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1381  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1382  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1383  * are enabled.
1384  *
1385  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1386  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1387  */
1388 int split_free_page(struct page *page)
1389 {
1390         unsigned int order;
1391         unsigned long watermark;
1392         struct zone *zone;
1393
1394         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1395
1396         zone = page_zone(page);
1397         order = page_order(page);
1398
1399         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1400         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1401         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1402                 return 0;
1403
1404         /* Remove page from free list */
1405         list_del(&page->lru);
1406         zone->free_area[order].nr_free--;
1407         rmv_page_order(page);
1408         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1409
1410         /* Split into individual pages */
1411         set_page_refcounted(page);
1412         split_page(page, order);
1413
1414         if (order >= pageblock_order - 1) {
1415                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1416                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1417                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1418                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1419                                 set_pageblock_migratetype(page,
1420                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1421                 }
1422         }
1423
1424         return 1 << order;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1429  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1430  * or two.
1431  */
1432 static inline
1433 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1434                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1435                         int migratetype)
1436 {
1437         unsigned long flags;
1438         struct page *page;
1439         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1440
1441 again:
1442         if (likely(order == 0)) {
1443                 struct per_cpu_pages *pcp;
1444                 struct list_head *list;
1445
1446                 local_irq_save(flags);
1447                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1448                 list = &pcp->lists[migratetype];
1449                 if (list_empty(list)) {
1450                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1451                                         pcp->batch, list,
1452                                         migratetype, cold);
1453                         if (unlikely(list_empty(list)))
1454                                 goto failed;
1455                 }
1456
1457                 if (cold)
1458                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1459                 else
1460                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1461
1462                 list_del(&page->lru);
1463                 pcp->count--;
1464         } else {
1465                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1466                         /*
1467                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1468                          *
1469                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1470                          * properly detect and handle allocation failures.
1471                          *
1472                          * We most definitely don't want callers attempting to
1473                          * allocate greater than order-1 page units with
1474                          * __GFP_NOFAIL.
1475                          */
1476                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1477                 }
1478                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1479                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1480                 spin_unlock(&zone->lock);
1481                 if (!page)
1482                         goto failed;
1483                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1484         }
1485
1486         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1487         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1488         local_irq_restore(flags);
1489
1490         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1491         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1492                 goto again;
1493         return page;
1494
1495 failed:
1496         local_irq_restore(flags);
1497         return NULL;
1498 }
1499
1500 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1501 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1502 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1503 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1504 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1505
1506 /* Mask to get the watermark bits */
1507 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1508
1509 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1510 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1511 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1512
1513 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1514
1515 static struct {
1516         struct fault_attr attr;
1517
1518         u32 ignore_gfp_highmem;
1519         u32 ignore_gfp_wait;
1520         u32 min_order;
1521 } fail_page_alloc = {
1522         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1523         .ignore_gfp_wait = 1,
1524         .ignore_gfp_highmem = 1,
1525         .min_order = 1,
1526 };
1527
1528 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1529 {
1530         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1531 }
1532 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1533
1534 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1535 {
1536         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1537                 return false;
1538         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1539                 return false;
1540         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1541                 return false;
1542         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1543                 return false;
1544
1545         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1549
1550 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1551 {
1552         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1553         struct dentry *dir;
1554
1555         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1556                                         &fail_page_alloc.attr);
1557         if (IS_ERR(dir))
1558                 return PTR_ERR(dir);
1559
1560         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1561                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1562                 goto fail;
1563         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1564                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1565                 goto fail;
1566         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1567                                 &fail_page_alloc.min_order))
1568                 goto fail;
1569
1570         return 0;
1571 fail:
1572         debugfs_remove_recursive(dir);
1573
1574         return -ENOMEM;
1575 }
1576
1577 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1578
1579 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1580
1581 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1582
1583 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1584 {
1585         return false;
1586 }
1587
1588 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1589
1590 /*
1591  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1592  * of the allocation.
1593  */
1594 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1595                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1596 {
1597         /* free_pages my go negative - that's OK */
1598         long min = mark;
1599         int o;
1600
1601         free_pages -= (1 << order) - 1;
1602         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1603                 min -= min / 2;
1604         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1605                 min -= min / 4;
1606
1607         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1608                 return false;
1609         for (o = 0; o < order; o++) {
1610                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1611                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1612
1613                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1614                 min >>= 1;
1615
1616                 if (free_pages <= min)
1617                         return false;
1618         }
1619         return true;
1620 }
1621
1622 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1623                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1624 {
1625         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1626                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1627 }
1628
1629 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1630                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1631 {
1632         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1633
1634         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1635                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1636
1637         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1638                                                                 free_pages);
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_NUMA
1642 /*
1643  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1644  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1645  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1646  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1647  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1648  *
1649  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1650  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1651  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1652  *
1653  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1654  * nothing and returns NULL.
1655  *
1656  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1657  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1658  *
1659  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1660  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1661  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1662  * quickly as we can.
1663  */
1664 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1665 {
1666         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1667         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1668
1669         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1670         if (!zlc)
1671                 return NULL;
1672
1673         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1674                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1675                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1676         }
1677
1678         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1679                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1680                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1681         return allowednodes;
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1686  * if it is worth looking at further for free memory:
1687  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1688  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1689  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1690  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1691  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1692  * else return false (zero) if it is not.
1693  *
1694  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1695  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1696  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1697  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1698  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1699  * into the second scan of the zonelist.
1700  *
1701  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1702  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1703  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1704  * unturned looking for a free page.
1705  */
1706 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1707                                                 nodemask_t *allowednodes)
1708 {
1709         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1710         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1711         int n;                          /* node that zone *z is on */
1712
1713         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1714         if (!zlc)
1715                 return 1;
1716
1717         i = z - zonelist->_zonerefs;
1718         n = zlc->z_to_n[i];
1719
1720         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1721         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1726  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1727  * from that zone don't waste time re-examining it.
1728  */
1729 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1730 {
1731         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1732         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1733
1734         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1735         if (!zlc)
1736                 return;
1737
1738         i = z - zonelist->_zonerefs;
1739
1740         set_bit(i, zlc->fullzones);
1741 }
1742
1743 /*
1744  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1745  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1746  */
1747 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1748 {
1749         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1750
1751         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1752         if (!zlc)
1753                 return;
1754
1755         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1756 }
1757
1758 #else   /* CONFIG_NUMA */
1759
1760 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1761 {
1762         return NULL;
1763 }
1764
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         return 1;
1769 }
1770
1771 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1772 {
1773 }
1774
1775 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1776 {
1777 }
1778 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1779
1780 /*
1781  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1782  * a page.
1783  */
1784 static struct page *
1785 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1786                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1787                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1788 {
1789         struct zoneref *z;
1790         struct page *page = NULL;
1791         int classzone_idx;
1792         struct zone *zone;
1793         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1794         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1795         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1796
1797         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1798 zonelist_scan:
1799         /*
1800          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1801          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1802          */
1803         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1804                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1805                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1806                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1807                                 continue;
1808                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1809                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1810                                 continue;
1811                 /*
1812                  * When allocating a page cache page for writing, we
1813                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1814                  * limit, such that no single zone holds more than its
1815                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1816                  * The dirty limits take into account the zone's
1817                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1818                  * should be able to balance it without having to
1819                  * write pages from its LRU list.
1820                  *
1821                  * This may look like it could increase pressure on
1822                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1823                  * before they are full.  But the pages that do spill
1824                  * over are limited as the lower zones are protected
1825                  * by this very same mechanism.  It should not become
1826                  * a practical burden to them.
1827                  *
1828                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1829                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1830                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1831                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1832                  * zones are together not big enough to reach the
1833                  * global limit.  The proper fix for these situations
1834                  * will require awareness of zones in the
1835                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1836                  */
1837                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1838                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1839                         goto this_zone_full;
1840
1841                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1842                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1843                         unsigned long mark;
1844                         int ret;
1845
1846                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1847                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1848                                     classzone_idx, alloc_flags))
1849                                 goto try_this_zone;
1850
1851                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1852                                 /*
1853                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1854                                  * and before considering the first zone allowed
1855                                  * by the cpuset.
1856                                  */
1857                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1858                                 zlc_active = 1;
1859                                 did_zlc_setup = 1;
1860                         }
1861
1862                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1863                                 goto this_zone_full;
1864
1865                         /*
1866                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1867                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1868                          */
1869                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1870                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1871                                 continue;
1872
1873                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1874                         switch (ret) {
1875                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1876                                 /* did not scan */
1877                                 continue;
1878                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1879                                 /* scanned but unreclaimable */
1880                                 continue;
1881                         default:
1882                                 /* did we reclaim enough */
1883                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1884                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1885                                         goto this_zone_full;
1886                         }
1887                 }
1888
1889 try_this_zone:
1890                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1891                                                 gfp_mask, migratetype);
1892                 if (page)
1893                         break;
1894 this_zone_full:
1895                 if (NUMA_BUILD)
1896                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1897         }
1898
1899         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1900                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1901                 zlc_active = 0;
1902                 goto zonelist_scan;
1903         }
1904         return page;
1905 }
1906
1907 /*
1908  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1909  * meminfo in irq context.
1910  */
1911 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1912 {
1913         bool ret = false;
1914
1915 #if NODES_SHIFT > 8
1916         ret = in_interrupt();
1917 #endif
1918         return ret;
1919 }
1920
1921 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1922                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1923                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1924
1925 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1926 {
1927         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1928
1929         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1930             debug_guardpage_minorder() > 0)
1931                 return;
1932
1933         /*
1934          * This documents exceptions given to allocations in certain
1935          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1936          * of allowed nodes.
1937          */
1938         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1939                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1940                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1941                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1942         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1943                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1944
1945         if (fmt) {
1946                 struct va_format vaf;
1947                 va_list args;
1948
1949                 va_start(args, fmt);
1950
1951                 vaf.fmt = fmt;
1952                 vaf.va = &args;
1953
1954                 pr_warn("%pV", &vaf);
1955
1956                 va_end(args);
1957         }
1958
1959         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1960                 current->comm, order, gfp_mask);
1961
1962         dump_stack();
1963         if (!should_suppress_show_mem())
1964                 show_mem(filter);
1965 }
1966
1967 static inline int
1968 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1969                                 unsigned long did_some_progress,
1970                                 unsigned long pages_reclaimed)
1971 {
1972         /* Do not loop if specifically requested */
1973         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1974                 return 0;
1975
1976         /* Always retry if specifically requested */
1977         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1978                 return 1;
1979
1980         /*
1981          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1982          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1983          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1984          */
1985         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1986                 return 0;
1987
1988         /*
1989          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1990          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1991          * implementations.
1992          */
1993         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1994                 return 1;
1995
1996         /*
1997          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1998          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1999          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2000          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2001          * allocation still fails, we stop retrying.
2002          */
2003         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2004                 return 1;
2005
2006         return 0;
2007 }
2008
2009 static inline struct page *
2010 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2011         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2012         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2013         int migratetype)
2014 {
2015         struct page *page;
2016
2017         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2018         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2019                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2020                 return NULL;
2021         }
2022
2023         /*
2024          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2025          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2026          * we're still under heavy pressure.
2027          */
2028         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2029                 order, zonelist, high_zoneidx,
2030                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2031                 preferred_zone, migratetype);
2032         if (page)
2033                 goto out;
2034
2035         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2036                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2037                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2038                         goto out;
2039                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2040                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2041                         goto out;
2042                 /*
2043                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2044                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2045                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2046                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2047                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2048                  */
2049                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2050                         goto out;
2051         }
2052         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2053         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2054
2055 out:
2056         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2057         return page;
2058 }
2059
2060 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2061 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2062 static struct page *
2063 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2064         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2065         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2066         int migratetype, bool sync_migration,
2067         bool *deferred_compaction,
2068         unsigned long *did_some_progress)
2069 {
2070         struct page *page;
2071
2072         if (!order)
2073                 return NULL;
2074
2075         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2076                 *deferred_compaction = true;
2077                 return NULL;
2078         }
2079
2080         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2081         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2082                                                 nodemask, sync_migration);
2083         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2084         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2085
2086                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2087                 drain_pages(get_cpu());
2088                 put_cpu();
2089
2090                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2091                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2092                                 alloc_flags, preferred_zone,
2093                                 migratetype);
2094                 if (page) {
2095                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2096                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2097                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2098                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2099                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2100                         return page;
2101                 }
2102
2103                 /*
2104                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2105                  * The most likely reason is that pages exist,
2106                  * but not enough to satisfy watermarks.
2107                  */
2108                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2109
2110                 /*
2111                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2112                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2113                  */
2114                 if (sync_migration)
2115                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2116
2117                 cond_resched();
2118         }
2119
2120         return NULL;
2121 }
2122 #else
2123 static inline struct page *
2124 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2125         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2126         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2127         int migratetype, bool sync_migration,
2128         bool *deferred_compaction,
2129         unsigned long *did_some_progress)
2130 {
2131         return NULL;
2132 }
2133 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2134
2135 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2136 static int
2137 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2138                   nodemask_t *nodemask)
2139 {
2140         struct reclaim_state reclaim_state;
2141         int progress;
2142
2143         cond_resched();
2144
2145         /* We now go into synchronous reclaim */
2146         cpuset_memory_pressure_bump();
2147         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2148         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2149         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2150         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2151
2152         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2153
2154         current->reclaim_state = NULL;
2155         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2156         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2157
2158         cond_resched();
2159
2160         return progress;
2161 }
2162
2163 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2164 static inline struct page *
2165 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2166         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2167         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2168         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2169 {
2170         struct page *page = NULL;
2171         bool drained = false;
2172
2173         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2174                                                nodemask);
2175         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2176                 return NULL;
2177
2178         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2179         if (NUMA_BUILD)
2180                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2181
2182 retry:
2183         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2184                                         zonelist, high_zoneidx,
2185                                         alloc_flags, preferred_zone,
2186                                         migratetype);
2187
2188         /*
2189          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2190          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2191          */
2192         if (!page && !drained) {
2193                 drain_all_pages();
2194                 drained = true;
2195                 goto retry;
2196         }
2197
2198         return page;
2199 }
2200
2201 /*
2202  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2203  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2204  */
2205 static inline struct page *
2206 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2207         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2208         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2209         int migratetype)
2210 {
2211         struct page *page;
2212
2213         do {
2214                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2215                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2216                         preferred_zone, migratetype);
2217
2218                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2219                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2220         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2221
2222         return page;
2223 }
2224
2225 static inline
2226 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2227                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2228                                                 enum zone_type classzone_idx)
2229 {
2230         struct zoneref *z;
2231         struct zone *zone;
2232
2233         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2234                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2235 }
2236
2237 static inline int
2238 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2239 {
2240         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2241         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2242
2243         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2244         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2245
2246         /*
2247          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2248          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2249          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2250          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2251          */
2252         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2253
2254         if (!wait) {
2255                 /*
2256                  * Not worth trying to allocate harder for
2257                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2258                  */
2259                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2260                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2261                 /*
2262                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2263                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2264                  */
2265                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2266         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2267                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2268
2269         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2270                 if (!in_interrupt() &&
2271                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2272                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2273                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2274         }
2275
2276         return alloc_flags;
2277 }
2278
2279 static inline struct page *
2280 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2281         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2282         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2283         int migratetype)
2284 {
2285         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2286         struct page *page = NULL;
2287         int alloc_flags;
2288         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2289         unsigned long did_some_progress;
2290         bool sync_migration = false;
2291         bool deferred_compaction = false;
2292
2293         /*
2294          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2295          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2296          * be using allocators in order of preference for an area that is
2297          * too large.
2298          */
2299         if (order >= MAX_ORDER) {
2300                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2301                 return NULL;
2302         }
2303
2304         /*
2305          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2306          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2307          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2308          * using a larger set of nodes after it has established that the
2309          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2310          * over allocated.
2311          */
2312         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2313                 goto nopage;
2314
2315 restart:
2316         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2317                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2318                                                 zone_idx(preferred_zone));
2319
2320         /*
2321          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2322          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2323          * to how we want to proceed.
2324          */
2325         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2326
2327         /*
2328          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2329          * cpusets.
2330          */
2331         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2332                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2333                                         &preferred_zone);
2334
2335 rebalance:
2336         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2337         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2338                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2339                         preferred_zone, migratetype);
2340         if (page)
2341                 goto got_pg;
2342
2343         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2344         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2345                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2346                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2347                                 preferred_zone, migratetype);
2348                 if (page)
2349                         goto got_pg;
2350         }
2351
2352         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2353         if (!wait)
2354                 goto nopage;
2355
2356         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2357         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2358                 goto nopage;
2359
2360         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2361         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2362                 goto nopage;
2363
2364         /*
2365          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2366          * attempts after direct reclaim are synchronous
2367          */
2368         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2369                                         zonelist, high_zoneidx,
2370                                         nodemask,
2371                                         alloc_flags, preferred_zone,
2372                                         migratetype, sync_migration,
2373                                         &deferred_compaction,
2374                                         &did_some_progress);
2375         if (page)
2376                 goto got_pg;
2377         sync_migration = true;
2378
2379         /*
2380          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2381          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2382          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2383          * allocation now instead of entering direct reclaim
2384          */
2385         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2386                 goto nopage;
2387
2388         /* Try direct reclaim and then allocating */
2389         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2390                                         zonelist, high_zoneidx,
2391                                         nodemask,
2392                                         alloc_flags, preferred_zone,
2393                                         migratetype, &did_some_progress);
2394         if (page)
2395                 goto got_pg;
2396
2397         /*
2398          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2399          * running out of options and have to consider going OOM
2400          */
2401         if (!did_some_progress) {
2402                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2403                         if (oom_killer_disabled)
2404                                 goto nopage;
2405                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2406                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2407                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2408                                 goto nopage;
2409                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2410                                         zonelist, high_zoneidx,
2411                                         nodemask, preferred_zone,
2412                                         migratetype);
2413                         if (page)
2414                                 goto got_pg;
2415
2416                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2417                                 /*
2418                                  * The oom killer is not called for high-order
2419                                  * allocations that may fail, so if no progress
2420                                  * is being made, there are no other options and
2421                                  * retrying is unlikely to help.
2422                                  */
2423                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2424                                         goto nopage;
2425                                 /*
2426                                  * The oom killer is not called for lowmem
2427                                  * allocations to prevent needlessly killing
2428                                  * innocent tasks.
2429                                  */
2430                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2431                                         goto nopage;
2432                         }
2433
2434                         goto restart;
2435                 }
2436         }
2437
2438         /* Check if we should retry the allocation */
2439         pages_reclaimed += did_some_progress;
2440         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2441                                                 pages_reclaimed)) {
2442                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2443                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2444                 goto rebalance;
2445         } else {
2446                 /*
2447                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2448                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2449                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2450                  */
2451                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2452                                         zonelist, high_zoneidx,
2453                                         nodemask,
2454                                         alloc_flags, preferred_zone,
2455                                         migratetype, sync_migration,
2456                                         &deferred_compaction,
2457                                         &did_some_progress);
2458                 if (page)
2459                         goto got_pg;
2460         }
2461
2462 nopage:
2463         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2464         return page;
2465 got_pg:
2466         if (kmemcheck_enabled)
2467                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2468         return page;
2469
2470 }
2471
2472 /*
2473  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2474  */
2475 struct page *
2476 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2477                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2478 {
2479         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2480         struct zone *preferred_zone;
2481         struct page *page = NULL;
2482         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2483         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2484
2485         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2486
2487         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2488
2489         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2490
2491         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2492                 return NULL;
2493
2494         /*
2495          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2496          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2497          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2498          */
2499         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2500                 return NULL;
2501
2502 retry_cpuset:
2503         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2504
2505         /* The preferred zone is used for statistics later */
2506         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2507                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2508                                 &preferred_zone);
2509         if (!preferred_zone)
2510                 goto out;
2511
2512         /* First allocation attempt */
2513         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2514                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2515                         preferred_zone, migratetype);
2516         if (unlikely(!page))
2517                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2518                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2519                                 preferred_zone, migratetype);
2520
2521         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2522
2523 out:
2524         /*
2525          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2526          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2527          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2528          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2529          */
2530         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2531                 goto retry_cpuset;
2532
2533         return page;
2534 }
2535 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2536
2537 /*
2538  * Common helper functions.
2539  */
2540 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2541 {
2542         struct page *page;
2543
2544         /*
2545          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2546          * a highmem page
2547          */
2548         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2549
2550         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2551         if (!page)
2552                 return 0;
2553         return (unsigned long) page_address(page);
2554 }
2555 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2556
2557 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2558 {
2559         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2560 }
2561 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2562
2563 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2564 {
2565         if (put_page_testzero(page)) {
2566                 if (order == 0)
2567                         free_hot_cold_page(page, 0);
2568                 else
2569                         __free_pages_ok(page, order);
2570         }
2571 }
2572
2573 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2574
2575 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2576 {
2577         if (addr != 0) {
2578                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2579                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2580         }
2581 }
2582
2583 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2584
2585 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2586 {
2587         if (addr) {
2588                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2589                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2590
2591                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2592                 while (used < alloc_end) {
2593                         free_page(used);
2594                         used += PAGE_SIZE;
2595                 }
2596         }
2597         return (void *)addr;
2598 }
2599
2600 /**
2601  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2602  * @size: the number of bytes to allocate
2603  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2604  *
2605  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2606  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2607  * allocate memory in power-of-two pages.
2608  *
2609  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2610  *
2611  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2612  */
2613 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2614 {
2615         unsigned int order = get_order(size);
2616         unsigned long addr;
2617
2618         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2619         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2620 }
2621 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2622
2623 /**
2624  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2625  *                         pages on a node.
2626  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2627  * @size: the number of bytes to allocate
2628  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2629  *
2630  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2631  * back.
2632  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2633  * but is not exact.
2634  */
2635 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2636 {
2637         unsigned order = get_order(size);
2638         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2639         if (!p)
2640                 return NULL;
2641         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2642 }
2643 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2644
2645 /**
2646  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2647  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2648  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2649  *
2650  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2651  */
2652 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2653 {
2654         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2655         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2656
2657         while (addr < end) {
2658                 free_page(addr);
2659                 addr += PAGE_SIZE;
2660         }
2661 }
2662 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2663
2664 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2665 {
2666         struct zoneref *z;
2667         struct zone *zone;
2668
2669         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2670         unsigned int sum = 0;
2671
2672         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2673
2674         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2675                 unsigned long size = zone->present_pages;
2676                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2677                 if (size > high)
2678                         sum += size - high;
2679         }
2680
2681         return sum;
2682 }
2683
2684 /*
2685  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2686  */
2687 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2688 {
2689         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2690 }
2691 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2692
2693 /*
2694  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2695  */
2696 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2697 {
2698         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2699 }
2700
2701 static inline void show_node(struct zone *zone)
2702 {
2703         if (NUMA_BUILD)
2704                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2705 }
2706
2707 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2708 {
2709         val->totalram = totalram_pages;
2710         val->sharedram = 0;
2711         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2712         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2713         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2714         val->freehigh = nr_free_highpages();
2715         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2716 }
2717
2718 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2719
2720 #ifdef CONFIG_NUMA
2721 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2722 {
2723         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2724
2725         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2726         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2727 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2728         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2729         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2730                         NR_FREE_PAGES);
2731 #else
2732         val->totalhigh = 0;
2733         val->freehigh = 0;
2734 #endif
2735         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2736 }
2737 #endif
2738
2739 /*
2740  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2741  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2742  */
2743 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2744 {
2745         bool ret = false;
2746         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2747
2748         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2749                 goto out;
2750
2751         do {
2752                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2753                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2754         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2755 out:
2756         return ret;
2757 }
2758
2759 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2760
2761 /*
2762  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2763  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2764  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2765  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2766  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2767  */
2768 void show_free_areas(unsigned int filter)
2769 {
2770         int cpu;
2771         struct zone *zone;
2772
2773         for_each_populated_zone(zone) {
2774                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2775                         continue;
2776                 show_node(zone);
2777                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2778
2779                 for_each_online_cpu(cpu) {
2780                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2781
2782                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2783
2784                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2785                                cpu, pageset->pcp.high,
2786                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2787                 }
2788         }
2789
2790         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2791                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2792                 " unevictable:%lu"
2793                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2794                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2795                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2796                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2797                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2798                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2799                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2800                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2801                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2802                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2803                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2804                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2805                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2806                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2807                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2808                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2809                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2810                 global_page_state(NR_SHMEM),
2811                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2812                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2813
2814         for_each_populated_zone(zone) {
2815                 int i;
2816
2817                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2818                         continue;
2819                 show_node(zone);
2820                 printk("%s"
2821                         " free:%lukB"
2822                         " min:%lukB"
2823                         " low:%lukB"
2824                         " high:%lukB"
2825                         " active_anon:%lukB"
2826                         " inactive_anon:%lukB"
2827                         " active_file:%lukB"
2828                         " inactive_file:%lukB"
2829                         " unevictable:%lukB"
2830                         " isolated(anon):%lukB"
2831                         " isolated(file):%lukB"
2832                         " present:%lukB"
2833                         " mlocked:%lukB"
2834                         " dirty:%lukB"
2835                         " writeback:%lukB"
2836                         " mapped:%lukB"
2837                         " shmem:%lukB"
2838                         " slab_reclaimable:%lukB"
2839                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2840                         " kernel_stack:%lukB"
2841                         " pagetables:%lukB"
2842                         " unstable:%lukB"
2843                         " bounce:%lukB"
2844                         " writeback_tmp:%lukB"
2845                         " pages_scanned:%lu"
2846                         " all_unreclaimable? %s"
2847                         "\n",
2848                         zone->name,
2849                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2850                         K(min_wmark_pages(zone)),
2851                         K(low_wmark_pages(zone)),
2852                         K(high_wmark_pages(zone)),
2853                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2854                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2855                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2856                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2857                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2858                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2859                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2860                         K(zone->present_pages),
2861                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2862                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2863                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2864                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2865                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2866                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2867                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2868                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2869                                 THREAD_SIZE / 1024,
2870                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2871                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2872                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2873                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2874                         zone->pages_scanned,
2875                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2876                         );
2877                 printk("lowmem_reserve[]:");
2878                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2879                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2880                 printk("\n");
2881         }
2882
2883         for_each_populated_zone(zone) {
2884                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2885
2886                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2887                         continue;
2888                 show_node(zone);
2889                 printk("%s: ", zone->name);
2890
2891                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2892                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2893                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2894                         total += nr[order] << order;
2895                 }
2896                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2897                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2898                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2899                 printk("= %lukB\n", K(total));
2900         }
2901
2902         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2903
2904         show_swap_cache_info();
2905 }
2906
2907 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2908 {
2909         zoneref->zone = zone;
2910         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Builds allocation fallback zone lists.
2915  *
2916  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2917  */
2918 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2919                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2920 {
2921         struct zone *zone;
2922
2923         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2924         zone_type++;
2925
2926         do {
2927                 zone_type--;
2928                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2929                 if (populated_zone(zone)) {
2930                         zoneref_set_zone(zone,
2931                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2932                         check_highest_zone(zone_type);
2933                 }
2934
2935         } while (zone_type);
2936         return nr_zones;
2937 }
2938
2939
2940 /*
2941  *  zonelist_order:
2942  *  0 = automatic detection of better ordering.
2943  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2944  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2945  *
2946  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2947  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2948  */
2949 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2950 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2951 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2952
2953 /* zonelist order in the kernel.
2954  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2955  */
2956 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2957 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2958
2959
2960 #ifdef CONFIG_NUMA
2961 /* The value user specified ....changed by config */
2962 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2963 /* string for sysctl */
2964 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2965 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2966
2967 /*
2968  * interface for configure zonelist ordering.
2969  * command line option "numa_zonelist_order"
2970  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2971  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2972  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2973  */
2974
2975 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2976 {
2977         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2978                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2979         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2980                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2981         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2982                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2983         } else {
2984                 printk(KERN_WARNING
2985                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2986                         "%s\n", s);
2987                 return -EINVAL;
2988         }
2989         return 0;
2990 }
2991
2992 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2993 {
2994         int ret;
2995
2996         if (!s)
2997                 return 0;
2998
2999         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3000         if (ret == 0)
3001                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3002
3003         return ret;
3004 }
3005 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3006
3007 /*
3008  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3009  */
3010 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3011                 void __user *buffer, size_t *length,
3012                 loff_t *ppos)
3013 {
3014         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3015         int ret;
3016         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3017
3018         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3019         if (write)
3020                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3021         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3022         if (ret)
3023                 goto out;
3024         if (write) {
3025                 int oldval = user_zonelist_order;
3026                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3027                         /*
3028                          * bogus value.  restore saved string
3029                          */
3030                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3031                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3032                         user_zonelist_order = oldval;
3033                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3034                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3035                         build_all_zonelists(NULL);
3036                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3037                 }
3038         }
3039 out:
3040         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3041         return ret;
3042 }
3043
3044
3045 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3046 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3047
3048 /**
3049  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3050  * @node: node whose fallback list we're appending
3051  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3052  *
3053  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3054  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3055  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3056  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3057  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3058  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3059  * on them otherwise.
3060  * It returns -1 if no node is found.
3061  */
3062 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3063 {
3064         int n, val;
3065         int min_val = INT_MAX;
3066         int best_node = -1;
3067         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3068
3069         /* Use the local node if we haven't already */
3070         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3071                 node_set(node, *used_node_mask);
3072                 return node;
3073         }
3074
3075         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3076
3077                 /* Don't want a node to appear more than once */
3078                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3079                         continue;
3080
3081                 /* Use the distance array to find the distance */
3082                 val = node_distance(node, n);
3083
3084                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3085                 val += (n < node);
3086
3087                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3088                 tmp = cpumask_of_node(n);
3089                 if (!cpumask_empty(tmp))
3090                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3091
3092                 /* Slight preference for less loaded node */
3093                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3094                 val += node_load[n];
3095
3096                 if (val < min_val) {
3097                         min_val = val;
3098                         best_node = n;
3099                 }
3100         }
3101
3102         if (best_node >= 0)
3103                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3104
3105         return best_node;
3106 }
3107
3108
3109 /*
3110  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3111  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3112  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3113  */
3114 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3115 {
3116         int j;
3117         struct zonelist *zonelist;
3118
3119         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3120         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3121                 ;
3122         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3123                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3124         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3125         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3126 }
3127
3128 /*
3129  * Build gfp_thisnode zonelists
3130  */
3131 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3132 {
3133         int j;
3134         struct zonelist *zonelist;
3135
3136         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3137         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3138         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3139         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3144  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3145  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3146  * may still exist in local DMA zone.
3147  */
3148 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3149
3150 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3151 {
3152         int pos, j, node;
3153         int zone_type;          /* needs to be signed */
3154         struct zone *z;
3155         struct zonelist *zonelist;
3156
3157         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3158         pos = 0;
3159         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3160                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3161                         node = node_order[j];
3162                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3163                         if (populated_zone(z)) {
3164                                 zoneref_set_zone(z,
3165                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3166                                 check_highest_zone(zone_type);
3167                         }
3168                 }
3169         }
3170         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3171         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3172 }
3173
3174 static int default_zonelist_order(void)
3175 {
3176         int nid, zone_type;
3177         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3178         struct zone *z;
3179         int average_size;
3180         /*
3181          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3182          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3183          * into OOM very easily.
3184          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3185          */
3186         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3187         low_kmem_size = 0;
3188         total_size = 0;
3189         for_each_online_node(nid) {
3190                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3191                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3192                         if (populated_zone(z)) {
3193                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3194                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3195                                 total_size += z->present_pages;
3196                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3197                                 /*
3198                                  * If any node has only lowmem, then node order
3199                                  * is preferred to allow kernel allocations
3200                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3201                                  * on other nodes when there is an abundance of
3202                                  * lowmem available to allocate from.
3203                                  */
3204                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3205                         }
3206                 }
3207         }
3208         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3209             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3210                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3211         /*
3212          * look into each node's config.
3213          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3214          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3215          */
3216         average_size = total_size /
3217                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3218         for_each_online_node(nid) {
3219                 low_kmem_size = 0;
3220                 total_size = 0;
3221                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3222                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3223                         if (populated_zone(z)) {
3224                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3225                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3226                                 total_size += z->present_pages;
3227                         }
3228                 }
3229                 if (low_kmem_size &&
3230                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3231                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3232                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3233         }
3234         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3235 }
3236
3237 static void set_zonelist_order(void)
3238 {
3239         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3240                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3241         else
3242                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3243 }
3244
3245 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3246 {
3247         int j, node, load;
3248         enum zone_type i;
3249         nodemask_t used_mask;
3250         int local_node, prev_node;
3251         struct zonelist *zonelist;
3252         int order = current_zonelist_order;
3253
3254         /* initialize zonelists */
3255         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3256                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3257                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3258                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3259         }
3260
3261         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3262         local_node = pgdat->node_id;
3263         load = nr_online_nodes;
3264         prev_node = local_node;
3265         nodes_clear(used_mask);
3266
3267         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3268         j = 0;
3269
3270         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3271                 int distance = node_distance(local_node, node);
3272
3273                 /*
3274                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3275                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3276                  */
3277                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3278                         zone_reclaim_mode = 1;
3279
3280                 /*
3281                  * We don't want to pressure a particular node.
3282                  * So adding penalty to the first node in same
3283                  * distance group to make it round-robin.
3284                  */
3285                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3286                         node_load[node] = load;
3287
3288                 prev_node = node;
3289                 load--;
3290                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3291                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3292                 else
3293                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3294         }
3295
3296         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3297                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3298                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3299         }
3300
3301         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3302 }
3303
3304 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3305 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3306 {
3307         struct zonelist *zonelist;
3308         struct zonelist_cache *zlc;
3309         struct zoneref *z;
3310
3311         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3312         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3313         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3314         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3315                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3316 }
3317
3318 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3319 /*
3320  * Return node id of node used for "local" allocations.
3321  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3322  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3323  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3324  */
3325 int local_memory_node(int node)
3326 {
3327         struct zone *zone;
3328
3329         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3330                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3331                                    NULL,
3332                                    &zone);
3333         return zone->node;
3334 }
3335 #endif
3336
3337 #else   /* CONFIG_NUMA */
3338
3339 static void set_zonelist_order(void)
3340 {
3341         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3342 }
3343
3344 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3345 {
3346         int node, local_node;
3347         enum zone_type j;
3348         struct zonelist *zonelist;
3349
3350         local_node = pgdat->node_id;
3351
3352         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3353         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3354
3355         /*
3356          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3357          * of all the other nodes.
3358          * We don't want to pressure a particular node, so when
3359          * building the zones for node N, we make sure that the
3360          * zones coming right after the local ones are those from
3361          * node N+1 (modulo N)
3362          */
3363         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3364                 if (!node_online(node))
3365                         continue;
3366                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3367                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3368         }
3369         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3370                 if (!node_online(node))
3371                         continue;
3372                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3373                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3374         }
3375
3376         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3377         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3378 }
3379
3380 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3381 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3382 {
3383         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3384 }
3385
3386 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3387
3388 /*
3389  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3390  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3391  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3392  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3393  * with interrupts disabled.
3394  *
3395  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3396  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3397  * hotplugged processors.
3398  *
3399  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3400  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3401  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3402  */
3403 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3404 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3405 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3406
3407 /*
3408  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3409  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3410  */
3411 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3412
3413 /* return values int ....just for stop_machine() */
3414 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3415 {
3416         int nid;
3417         int cpu;
3418
3419 #ifdef CONFIG_NUMA
3420         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3421 #endif
3422         for_each_online_node(nid) {
3423                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3424
3425                 build_zonelists(pgdat);
3426                 build_zonelist_cache(pgdat);
3427         }
3428
3429         /*
3430          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3431          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3432          * each zone will be allocated later when the per cpu
3433          * allocator is available.
3434          *
3435          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3436          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3437          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3438          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3439          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3440          * (a chicken-egg dilemma).
3441          */
3442         for_each_possible_cpu(cpu) {
3443                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3444
3445 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3446                 /*
3447                  * We now know the "local memory node" for each node--
3448                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3449                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3450                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3451                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3452                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3453                  */
3454                 if (cpu_online(cpu))
3455                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3456 #endif
3457         }
3458
3459         return 0;
3460 }
3461
3462 /*
3463  * Called with zonelists_mutex held always
3464  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3465  */
3466 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3467 {
3468         set_zonelist_order();
3469
3470         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3471                 __build_all_zonelists(NULL);
3472                 mminit_verify_zonelist();
3473                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3474         } else {
3475                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3476                    of zonelist */
3477 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3478                 if (data)
3479                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3480 #endif
3481                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3482                 /* cpuset refresh routine should be here */
3483         }
3484         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3485         /*
3486          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3487          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3488          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3489          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3490          * disabled and enable it later
3491          */
3492         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3493                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3494         else
3495                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3496
3497         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3498                 "Total pages: %ld\n",
3499                         nr_online_nodes,
3500                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3501                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3502                         vm_total_pages);
3503 #ifdef CONFIG_NUMA
3504         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3505 #endif
3506 }
3507
3508 /*
3509  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3510  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3511  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3512  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3513  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3514  * conservative, even though it seems large.
3515  *
3516  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3517  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3518  */
3519 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3520
3521 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3522 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3523 {
3524         unsigned long size = 1;
3525
3526         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3527
3528         while (size < pages)
3529                 size <<= 1;
3530
3531         /*
3532          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3533          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3534          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3535          */
3536         size = min(size, 4096UL);
3537
3538         return max(size, 4UL);
3539 }
3540 #else
3541 /*
3542  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3543  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3544  *
3545  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3546  *
3547  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3548  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3549  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3550  *
3551  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3552  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3553  *
3554  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3555  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3556  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3557  */
3558 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3559 {
3560         return 4096UL;
3561 }
3562 #endif
3563
3564 /*
3565  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3566  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3567  * hash function before the remainder is taken.
3568  */
3569 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3570 {
3571         return ffz(~size);
3572 }
3573
3574 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3575
3576 /*
3577  * Check if a pageblock contains reserved pages
3578  */
3579 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3580 {
3581         unsigned long pfn;
3582
3583         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3584                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3585                         return 1;
3586         }
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 /*
3591  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3592  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3593  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3594  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3595  * blocks as reclaim kicks in
3596  */
3597 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3598 {
3599         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3600         struct page *page;
3601         unsigned long block_migratetype;
3602         int reserve;
3603
3604         /*
3605          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3606          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3607          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3608          * the block.
3609          */
3610         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3611         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3612         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3613         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3614                                                         pageblock_order;
3615
3616         /*
3617          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3618          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3619          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3620          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3621          * future allocation of hugepages at runtime.
3622          */
3623         reserve = min(2, reserve);
3624
3625         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3626                 if (!pfn_valid(pfn))
3627                         continue;
3628                 page = pfn_to_page(pfn);
3629
3630                 /* Watch out for overlapping nodes */
3631                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3632                         continue;
3633
3634                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3635
3636                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3637                 if (reserve > 0) {
3638                         /*
3639                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3640                          * them.
3641                          */
3642                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3643                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3644                                 continue;
3645
3646                         /* If this block is reserved, account for it */
3647                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3648                                 reserve--;
3649                                 continue;
3650                         }
3651
3652                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3653                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3654                                 set_pageblock_migratetype(page,
3655                                                         MIGRATE_RESERVE);
3656                                 move_freepages_block(zone, page,
3657                                                         MIGRATE_RESERVE);
3658                                 reserve--;
3659                                 continue;
3660                         }
3661                 }
3662
3663                 /*
3664                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3665                  * take it back
3666                  */
3667                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3668                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3669                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3670                 }
3671         }
3672 }
3673
3674 /*
3675  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3676  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3677  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3678  */
3679 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3680                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3681 {
3682         struct page *page;
3683         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3684         unsigned long pfn;
3685         struct zone *z;
3686
3687         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3688                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3689
3690         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3691         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3692                 /*
3693                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3694                  * handed to this function.  They do not
3695                  * exist on hotplugged memory.
3696                  */
3697                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3698                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3699                                 continue;
3700                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3701                                 continue;
3702                 }
3703                 page = pfn_to_page(pfn);
3704                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3705                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3706                 init_page_count(page);
3707                 reset_page_mapcount(page);
3708                 SetPageReserved(page);
3709                 /*
3710                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3711                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3712                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3713                  * the address space during boot when many long-lived
3714                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3715                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3716                  * setup_zone_migrate_reserve()
3717                  *
3718                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3719                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3720                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3721                  * pfn out of zone.
3722                  */
3723                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3724                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3725                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3726                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3727
3728                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3729 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3730                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3731                 if (!is_highmem_idx(zone))
3732                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3733 #endif
3734         }
3735 }
3736
3737 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3738 {
3739         int order, t;
3740         for_each_migratetype_order(order, t) {
3741                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3742                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3743         }
3744 }
3745
3746 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3747 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3748         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3749 #endif
3750
3751 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3752 {
3753 #ifdef CONFIG_MMU
3754         int batch;
3755
3756         /*
3757          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3758          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3759          *
3760          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3761          */
3762         batch = zone->present_pages / 1024;
3763         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3764                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3765         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3766         if (batch < 1)
3767                 batch = 1;
3768
3769         /*
3770          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3771          * of 2 value was found to be more likely to have
3772          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3773          *
3774          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3775          * batches of pages, one task can end up with a lot
3776          * of pages of one half of the possible page colors
3777          * and the other with pages of the other colors.
3778          */
3779         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3780
3781         return batch;
3782
3783 #else
3784         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3785          * conditions.
3786          *
3787          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3788          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3789          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3790          *
3791          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3792          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3793          * can be a significant delay between the individual batches being
3794          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3795          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3796          */
3797         return 0;
3798 #endif
3799 }
3800
3801 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3802 {
3803         struct per_cpu_pages *pcp;
3804         int migratetype;
3805
3806         memset(p, 0, sizeof(*p));
3807
3808         pcp = &p->pcp;
3809         pcp->count = 0;
3810         pcp->high = 6 * batch;
3811         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3812         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3813                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3814 }
3815
3816 /*
3817  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3818  * to the value high for the pageset p.
3819  */
3820
3821 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3822                                 unsigned long high)
3823 {
3824         struct per_cpu_pages *pcp;
3825
3826         pcp = &p->pcp;
3827         pcp->high = high;
3828         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3829         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3830                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3831 }
3832
3833 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3834 {
3835         int cpu;
3836
3837         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3838
3839         for_each_possible_cpu(cpu) {
3840                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3841
3842                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3843
3844                 if (percpu_pagelist_fraction)
3845                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3846                                 (zone->present_pages /
3847                                         percpu_pagelist_fraction));
3848         }
3849 }
3850
3851 /*
3852  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3853  * Before this call only boot pagesets were available.
3854  */
3855 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3856 {
3857         struct zone *zone;
3858
3859         for_each_populated_zone(zone)
3860                 setup_zone_pageset(zone);
3861 }
3862
3863 static noinline __init_refok
3864 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3865 {
3866         int i;
3867         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3868         size_t alloc_size;
3869
3870         /*
3871          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3872          * per zone.
3873          */
3874         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3875                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3876         zone->wait_table_bits =
3877                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3878         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3879                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3880
3881         if (!slab_is_available()) {
3882                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3883                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3884         } else {
3885                 /*
3886                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3887                  * via memory hot-add.
3888                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3889                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3890                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3891                  * node itself as well.
3892                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3893                  * necessary.
3894                  */
3895                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3896         }
3897         if (!zone->wait_table)
3898                 return -ENOMEM;
3899
3900         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3901                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3902
3903         return 0;
3904 }
3905
3906 static int __zone_pcp_update(void *data)
3907 {
3908         struct zone *zone = data;
3909         int cpu;
3910         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3911
3912         for_each_possible_cpu(cpu) {
3913                 struct per_cpu_pageset *pset;
3914                 struct per_cpu_pages *pcp;
3915
3916                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3917                 pcp = &pset->pcp;
3918
3919                 local_irq_save(flags);
3920                 if (pcp->count > 0)
3921                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3922                 setup_pageset(pset, batch);
3923                 local_irq_restore(flags);
3924         }
3925         return 0;
3926 }
3927
3928 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3929 {
3930         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3931 }
3932
3933 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3934 {
3935         /*
3936          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3937          * relies on the ability of the linker to provide the
3938          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3939          */
3940         zone->pageset = &boot_pageset;
3941
3942         if (zone->present_pages)
3943                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3944                         zone->name, zone->present_pages,
3945                                          zone_batchsize(zone));
3946 }
3947
3948 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3949                                         unsigned long zone_start_pfn,
3950                                         unsigned long size,
3951                                         enum memmap_context context)
3952 {
3953         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3954         int ret;
3955         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3956         if (ret)
3957                 return ret;
3958         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3959
3960         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3961
3962         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3963                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3964                         pgdat->node_id,
3965                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3966                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3967
3968         zone_init_free_lists(zone);
3969
3970         return 0;
3971 }
3972
3973 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3974 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3975 /*
3976  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3977  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3978  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3979  * alternative
3980  */
3981 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3982 {
3983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3984         int i, nid;
3985
3986         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3987                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3988                         return nid;
3989         /* This is a memory hole */
3990         return -1;
3991 }
3992 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3993
3994 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3995 {
3996         int nid;
3997
3998         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3999         if (nid >= 0)
4000                 return nid;
4001         /* just returns 0 */
4002         return 0;
4003 }
4004
4005 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4006 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4007 {
4008         int nid;
4009
4010         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4011         if (nid >= 0 && nid != node)
4012                 return false;
4013         return true;
4014 }
4015 #endif
4016
4017 /**
4018  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4019  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4020  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4021  *
4022  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4023  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4024  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4025  */
4026 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4027 {
4028         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4029         int i, this_nid;
4030
4031         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4032                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4033                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4034
4035                 if (start_pfn < end_pfn)
4036                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4037                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4038                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4039         }
4040 }
4041
4042 /**
4043  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4044  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4045  *
4046  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4047  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4048  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4049  */
4050 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4051 {
4052         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4053         int i, this_nid;
4054
4055         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4056                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4057 }
4058
4059 /**
4060  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4061  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4062  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4063  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4064  *
4065  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4066  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4067  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4068  * PFNs will be 0.
4069  */
4070 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4071                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4072 {
4073         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4074         int i;
4075
4076         *start_pfn = -1UL;
4077         *end_pfn = 0;
4078
4079         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4080                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4081                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4082         }
4083
4084         if (*start_pfn == -1UL)
4085                 *start_pfn = 0;
4086 }
4087
4088 /*
4089  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4090  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4091  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4092  */
4093 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4094 {
4095         int zone_index;
4096         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4097                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4098                         continue;
4099
4100                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4101                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4102                         break;
4103         }
4104
4105         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4106         movable_zone = zone_index;
4107 }
4108
4109 /*
4110  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4111  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4112  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4113  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4114  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4115  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4116  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4117  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4118  */
4119 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4120                                         unsigned long zone_type,
4121                                         unsigned long node_start_pfn,
4122                                         unsigned long node_end_pfn,
4123                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4124                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4125 {
4126         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4127         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4128                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4129                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4130                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4131                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4132                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4133
4134                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4135                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4136                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4137                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4138
4139                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4140                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4141                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4142         }
4143 }
4144
4145 /*
4146  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4147  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4148  */
4149 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4150                                         unsigned long zone_type,
4151                                         unsigned long *ignored)
4152 {
4153         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4154         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4155
4156         /* Get the start and end of the node and zone */
4157         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4158         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4159         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4160         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4161                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4162                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4163
4164         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4165         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4166                 return 0;
4167
4168         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4169         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4170         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4171
4172         /* Return the spanned pages */
4173         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4174 }
4175
4176 /*
4177  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4178  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4179  */
4180 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4181                                 unsigned long range_start_pfn,
4182                                 unsigned long range_end_pfn)
4183 {
4184         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4185         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4186         int i;
4187
4188         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4189                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4190                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4191                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4192         }
4193         return nr_absent;
4194 }
4195
4196 /**
4197  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4198  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4199  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4200  *
4201  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4202  */
4203 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4204                                                         unsigned long end_pfn)
4205 {
4206         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4207 }
4208
4209 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4210 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4211                                         unsigned long zone_type,
4212                                         unsigned long *ignored)
4213 {
4214         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4215         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4216         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4217         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4218
4219         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4220         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4221         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4222
4223         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4224                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4225                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4226         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4227 }
4228
4229 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4230 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4231                                         unsigned long zone_type,
4232                                         unsigned long *zones_size)
4233 {
4234         return zones_size[zone_type];
4235 }
4236
4237 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4238                                                 unsigned long zone_type,
4239                                                 unsigned long *zholes_size)
4240 {
4241         if (!zholes_size)
4242                 return 0;
4243
4244         return zholes_size[zone_type];
4245 }
4246
4247 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4248
4249 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4250                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4251 {
4252         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4253         enum zone_type i;
4254
4255         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4256                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4257                                                                 zones_size);
4258         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4259
4260         realtotalpages = totalpages;
4261         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4262                 realtotalpages -=
4263                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4264                                                                 zholes_size);
4265         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4266         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4267                                                         realtotalpages);
4268 }
4269
4270 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4271 /*
4272  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4273  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4274  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4275  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4276  * bytes.
4277  */
4278 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4279 {
4280         unsigned long usemapsize;
4281
4282         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4283         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4284         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4285         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4286
4287         return usemapsize / 8;
4288 }
4289
4290 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4291                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4292 {
4293         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4294         zone->pageblock_flags = NULL;
4295         if (usemapsize)
4296                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4297                                                                    usemapsize);
4298 }
4299 #else
4300 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4301                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4302 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4303
4304 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4305
4306 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4307 static inline void __init set_pageblock_order(void)
4308 {
4309         unsigned int order;
4310
4311         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4312         if (pageblock_order)
4313                 return;
4314
4315         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4316                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4317         else
4318                 order = MAX_ORDER - 1;
4319
4320         /*
4321          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4322          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4323          * powerpc.
4324          */
4325         pageblock_order = order;
4326 }
4327 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4328
4329 /*
4330  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4331  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4332  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4333  * the kernel config
4334  */
4335 static inline void set_pageblock_order(void)
4336 {
4337 }
4338
4339 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4340
4341 /*
4342  * Set up the zone data structures:
4343  *   - mark all pages reserved
4344  *   - mark all memory queues empty
4345  *   - clear the memory bitmaps
4346  */
4347 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4348                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4349 {
4350         enum zone_type j;
4351         int nid = pgdat->node_id;
4352         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4353         int ret;
4354
4355         pgdat_resize_init(pgdat);
4356         pgdat->nr_zones = 0;
4357         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4358         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4359         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4360
4361         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4362                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4363                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4364
4365                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4366                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4367                                                                 zholes_size);
4368
4369                 /*
4370                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4371                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4372                  * and per-cpu initialisations
4373                  */
4374                 memmap_pages =
4375                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4376                 if (realsize >= memmap_pages) {
4377                         realsize -= memmap_pages;
4378                         if (memmap_pages)
4379                                 printk(KERN_DEBUG
4380                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4381                                        zone_names[j], memmap_pages);
4382                 } else
4383                         printk(KERN_WARNING
4384                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4385                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4386
4387                 /* Account for reserved pages */
4388                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4389                         realsize -= dma_reserve;
4390                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4391                                         zone_names[0], dma_reserve);
4392                 }
4393
4394                 if (!is_highmem_idx(j))
4395                         nr_kernel_pages += realsize;
4396                 nr_all_pages += realsize;
4397
4398                 zone->spanned_pages = size;
4399                 zone->present_pages = realsize;
4400 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4401                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4402                                                 zone->spanned_pages;
4403                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4404 #endif
4405 #ifdef CONFIG_NUMA
4406                 zone->node = nid;
4407                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4408                                                 / 100;
4409                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4410 #endif
4411                 zone->name = zone_names[j];
4412                 spin_lock_init(&zone->lock);
4413                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4414                 zone_seqlock_init(zone);
4415                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4416
4417                 zone_pcp_init(zone);
4418                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4419                 zap_zone_vm_stats(zone);
4420                 zone->flags = 0;
4421                 if (!size)
4422                         continue;
4423
4424                 set_pageblock_order();
4425                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4426                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4427                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4428                 BUG_ON(ret);
4429                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4430                 zone_start_pfn += size;
4431         }
4432 }
4433
4434 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4435 {
4436         /* Skip empty nodes */
4437         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4438                 return;
4439
4440 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4441         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4442         if (!pgdat->node_mem_map) {
4443                 unsigned long size, start, end;
4444                 struct page *map;
4445
4446                 /*
4447                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4448                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4449                  * for the buddy allocator to function correctly.
4450                  */
4451                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4452                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4453                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4454                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4455                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4456                 if (!map)
4457                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4458                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4459         }
4460 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4461         /*
4462          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4463          */
4464         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4465                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4466 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4467                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4468                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4469 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4470         }
4471 #endif
4472 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4473 }
4474
4475 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4476                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4477 {
4478         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4479
4480         pgdat->node_id = nid;
4481         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4482         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4483
4484         alloc_node_mem_map(pgdat);
4485 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4486         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4487                 nid, (unsigned long)pgdat,
4488                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4489 #endif
4490
4491         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4492 }
4493
4494 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4495
4496 #if MAX_NUMNODES > 1
4497 /*
4498  * Figure out the number of possible node ids.
4499  */
4500 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4501 {
4502         unsigned int node;
4503         unsigned int highest = 0;
4504
4505         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4506                 highest = node;
4507         nr_node_ids = highest + 1;
4508 }
4509 #else
4510 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4511 {
4512 }
4513 #endif
4514
4515 /**
4516  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4517  *
4518  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4519  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4520  * all the nodes.
4521  *
4522  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4523  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4524  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4525  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4526  *
4527  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4528  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4529  * populated node map.
4530  *
4531  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4532  * requirement (single node).
4533  */
4534 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4535 {
4536         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4537         unsigned long start, end, mask;
4538         int last_nid = -1;
4539         int i, nid;
4540
4541         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4542                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4543                         last_nid = nid;
4544                         last_end = end;
4545                         continue;
4546                 }
4547
4548                 /*
4549                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4550                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4551                  * too coarse to separate the current node from the last.
4552                  */
4553                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4554                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4555                         mask <<= 1;
4556
4557                 /* accumulate all internode masks */
4558                 accl_mask |= mask;
4559         }
4560
4561         /* convert mask to number of pages */
4562         return ~accl_mask + 1;
4563 }
4564
4565 /* Find the lowest pfn for a node */
4566 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4567 {
4568         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4569         unsigned long start_pfn;
4570         int i;
4571
4572         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4573                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4574
4575         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4576                 printk(KERN_WARNING
4577                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4578                 return 0;
4579         }
4580
4581         return min_pfn;
4582 }
4583
4584 /**
4585  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4586  *
4587  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4588  * add_active_range().
4589  */
4590 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4591 {
4592         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4593 }
4594
4595 /*
4596  * early_calculate_totalpages()
4597  * Sum pages in active regions for movable zone.
4598  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4599  */
4600 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4601 {
4602         unsigned long totalpages = 0;
4603         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4604         int i, nid;
4605
4606         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4607                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4608
4609                 totalpages += pages;
4610                 if (pages)
4611                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4612         }
4613         return totalpages;
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4618  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4619  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4620  * others
4621  */
4622 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4623 {
4624         int i, nid;
4625         unsigned long usable_startpfn;
4626         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4627         /* save the state before borrow the nodemask */
4628         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4629         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4630         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4631
4632         /*
4633          * If movablecore was specified, calculate what size of
4634          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4635          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4636          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4637          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4638          * what movablecore would have allowed.
4639          */
4640         if (required_movablecore) {
4641                 unsigned long corepages;
4642
4643                 /*
4644                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4645                  * was requested by the user
4646                  */
4647                 required_movablecore =
4648                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4649                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4650
4651                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4652         }
4653
4654         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4655         if (!required_kernelcore)
4656                 goto out;
4657
4658         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4659         find_usable_zone_for_movable();
4660         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4661
4662 restart:
4663         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4664         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4665         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4666                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4667
4668                 /*
4669                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4670                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4671                  * amount of memory for the kernel
4672                  */
4673                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4674                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4675
4676                 /*
4677                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4678                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4679                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4680                  */
4681                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4682
4683                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4684                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4685                         unsigned long size_pages;
4686
4687                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4688                         if (start_pfn >= end_pfn)
4689                                 continue;
4690
4691                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4692                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4693                                 unsigned long kernel_pages;
4694                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4695                                                                 - start_pfn;
4696
4697                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4698                                                         kernelcore_remaining);
4699                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4700                                                         required_kernelcore);
4701
4702                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4703                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4704
4705                                         /*
4706                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4707                                          * that if we have to rebalance
4708                                          * kernelcore across nodes, we will
4709                                          * not double account here
4710                                          */
4711                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4712                                         continue;
4713                                 }
4714                                 start_pfn = usable_startpfn;
4715                         }
4716
4717                         /*
4718                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4719                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4720                          * number of pages used as kernelcore
4721                          */
4722                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4723                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4724                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4725                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4726
4727                         /*
4728                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4729                          * break if the kernelcore for this node has been
4730                          * satisified
4731                          */
4732                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4733                                                                 size_pages);
4734                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4735                         if (!kernelcore_remaining)
4736                                 break;
4737                 }
4738         }
4739
4740         /*
4741          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4742          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4743          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4744          * satisified
4745          */
4746         usable_nodes--;
4747         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4748                 goto restart;
4749
4750         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4751         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4752                 zone_movable_pfn[nid] =
4753                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4754
4755 out:
4756         /* restore the node_state */
4757         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4758 }
4759
4760 /* Any regular memory on that node ? */
4761 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4762 {
4763 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4764         enum zone_type zone_type;
4765
4766         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4767                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4768                 if (zone->present_pages) {
4769                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4770                         break;
4771                 }
4772         }
4773 #endif
4774 }
4775
4776 /**
4777  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4778  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4779  *
4780  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4781  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4782  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4783  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4784  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4785  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4786  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4787  * at arch_max_dma_pfn.
4788  */
4789 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4790 {
4791         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4792         int i, nid;
4793
4794         /* Record where the zone boundaries are */
4795         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4796                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4797         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4798                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4799         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4800         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4801         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4802                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4803                         continue;
4804                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4805                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4806                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4807                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4808         }
4809         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4810         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4811
4812         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4813         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4814         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4815
4816         /* Print out the zone ranges */
4817         printk("Zone ranges:\n");
4818         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4819                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4820                         continue;
4821                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4822                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4823                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4824                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4825                 else
4826                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4827                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4828                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4829                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4830         }
4831
4832         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4833         printk("Movable zone start for each node\n");
4834         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4835                 if (zone_movable_pfn[i])
4836                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4837                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4838         }
4839
4840         /* Print out the early_node_map[] */
4841         printk("Early memory node ranges\n");
4842         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4843                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4844                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4845
4846         /* Initialise every node */
4847         mminit_verify_pageflags_layout();
4848         setup_nr_node_ids();
4849         for_each_online_node(nid) {
4850                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4851                 free_area_init_node(nid, NULL,
4852                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4853
4854                 /* Any memory on that node */
4855                 if (pgdat->node_present_pages)
4856                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4857                 check_for_regular_memory(pgdat);
4858         }
4859 }
4860
4861 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4862 {
4863         unsigned long long coremem;
4864         if (!p)
4865                 return -EINVAL;
4866
4867         coremem = memparse(p, &p);
4868         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4869
4870         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4871         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4872
4873         return 0;
4874 }
4875
4876 /*
4877  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4878  * cannot be reclaimed or migrated.
4879  */
4880 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4881 {
4882         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4883 }
4884
4885 /*
4886  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4887  * can be reclaimed or migrated.
4888  */
4889 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4890 {
4891         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4892 }
4893
4894 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4895 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4896
4897 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4898
4899 /**
4900  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4901  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4902  *
4903  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4904  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4905  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4906  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4907  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4908  * smaller per-cpu batchsize.
4909  */
4910 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4911 {
4912         dma_reserve = new_dma_reserve;
4913 }
4914
4915 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4916 {
4917         free_area_init_node(0, zones_size,
4918                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4919 }
4920
4921 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4922                                  unsigned long action, void *hcpu)
4923 {
4924         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4925
4926         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4927                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4928                 drain_pages(cpu);
4929
4930                 /*
4931                  * Spill the event counters of the dead processor
4932                  * into the current processors event counters.
4933                  * This artificially elevates the count of the current
4934                  * processor.
4935                  */
4936                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4937
4938                 /*
4939                  * Zero the differential counters of the dead processor
4940                  * so that the vm statistics are consistent.
4941                  *
4942                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4943                  * race with what we are doing.
4944                  */
4945                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4946         }
4947         return NOTIFY_OK;
4948 }
4949
4950 void __init page_alloc_init(void)
4951 {
4952         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4953 }
4954
4955 /*
4956  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4957  *      or min_free_kbytes changes.
4958  */
4959 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4960 {
4961         struct pglist_data *pgdat;
4962         unsigned long reserve_pages = 0;
4963         enum zone_type i, j;
4964
4965         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4966                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4967                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4968                         unsigned long max = 0;
4969
4970                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4971                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4972                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4973                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4974                         }
4975
4976                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4977                         max += high_wmark_pages(zone);
4978
4979                         if (max > zone->present_pages)
4980                                 max = zone->present_pages;
4981                         reserve_pages += max;
4982                         /*
4983                          * Lowmem reserves are not available to
4984                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4985                          * kswapd tries to balance zones to their high
4986                          * watermark.  As a result, neither should be
4987                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4988                          * situation where reclaim has to clean pages
4989                          * in order to balance the zones.
4990                          */
4991                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4992                 }
4993         }
4994         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4995         totalreserve_pages = reserve_pages;
4996 }
4997
4998 /*
4999  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5000  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5001  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5002  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5003  */
5004 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5005 {
5006         struct pglist_data *pgdat;
5007         enum zone_type j, idx;
5008
5009         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5010                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5011                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5012                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5013
5014                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5015
5016                         idx = j;
5017                         while (idx) {
5018                                 struct zone *lower_zone;
5019
5020                                 idx--;
5021
5022                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5023                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5024
5025                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5026                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5027                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5028                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5029                         }
5030                 }
5031         }
5032
5033         /* update totalreserve_pages */
5034         calculate_totalreserve_pages();
5035 }
5036
5037 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5038 {
5039         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5040         unsigned long lowmem_pages = 0;
5041         struct zone *zone;
5042         unsigned long flags;
5043
5044         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5045         for_each_zone(zone) {
5046                 if (!is_highmem(zone))
5047                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5048         }
5049
5050         for_each_zone(zone) {
5051                 u64 tmp;
5052
5053                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5054                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5055                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5056                 if (is_highmem(zone)) {
5057                         /*
5058                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5059                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5060                          * value here.
5061                          *
5062                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5063                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5064                          * not be capped for highmem.
5065                          */
5066                         int min_pages;
5067
5068                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5069                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5070                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5071                         if (min_pages > 128)
5072                                 min_pages = 128;
5073                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5074                 } else {
5075                         /*
5076                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5077                          * proportionate to the zone's size.
5078                          */
5079                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5080                 }
5081
5082                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5083                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5084
5085                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5086                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5087                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5088
5089                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5090                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5091         }
5092
5093         /* update totalreserve_pages */
5094         calculate_totalreserve_pages();
5095 }
5096
5097 /**
5098  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5099  * or when memory is hot-{added|removed}
5100  *
5101  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5102  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5103  */
5104 void setup_per_zone_wmarks(void)
5105 {
5106         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5107         __setup_per_zone_wmarks();
5108         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5109 }
5110
5111 /*
5112  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5113  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5114  * to be referenced again before it is swapped out.
5115  *
5116  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5117  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5118  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5119  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5120  *
5121  * total     target    max
5122  * memory    ratio     inactive anon
5123  * -------------------------------------
5124  *   10MB       1         5MB
5125  *  100MB       1        50MB
5126  *    1GB       3       250MB
5127  *   10GB      10       0.9GB
5128  *  100GB      31         3GB
5129  *    1TB     101        10GB
5130  *   10TB     320        32GB
5131  */
5132 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5133 {
5134         unsigned int gb, ratio;
5135
5136         /* Zone size in gigabytes */
5137         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5138         if (gb)
5139                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5140         else
5141                 ratio = 1;
5142
5143         zone->inactive_ratio = ratio;
5144 }
5145
5146 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5147 {
5148         struct zone *zone;
5149
5150         for_each_zone(zone)
5151                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5152 }
5153
5154 /*
5155  * Initialise min_free_kbytes.
5156  *
5157  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5158  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5159  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5160  *
5161  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5162  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5163  *
5164  * which yields
5165  *
5166  * 16MB:        512k
5167  * 32MB:        724k
5168  * 64MB:        1024k
5169  * 128MB:       1448k
5170  * 256MB:       2048k
5171  * 512MB:       2896k
5172  * 1024MB:      4096k
5173  * 2048MB:      5792k
5174  * 4096MB:      8192k
5175  * 8192MB:      11584k
5176  * 16384MB:     16384k
5177  */
5178 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5179 {
5180         unsigned long lowmem_kbytes;
5181
5182         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5183
5184         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5185         if (min_free_kbytes < 128)
5186                 min_free_kbytes = 128;
5187         if (min_free_kbytes > 65536)
5188                 min_free_kbytes = 65536;
5189         setup_per_zone_wmarks();
5190         refresh_zone_stat_thresholds();
5191         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5192         setup_per_zone_inactive_ratio();
5193         return 0;
5194 }
5195 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5196
5197 /*
5198  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5199  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5200  *      changes.
5201  */
5202 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5203         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5204 {
5205         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5206         if (write)
5207                 setup_per_zone_wmarks();
5208         return 0;
5209 }
5210
5211 #ifdef CONFIG_NUMA
5212 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5213         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5214 {
5215         struct zone *zone;
5216         int rc;
5217
5218         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5219         if (rc)
5220                 return rc;
5221
5222         for_each_zone(zone)
5223                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5224                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5225         return 0;
5226 }
5227
5228 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5229         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5230 {
5231         struct zone *zone;
5232         int rc;
5233
5234         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5235         if (rc)
5236                 return rc;
5237
5238         for_each_zone(zone)
5239                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5240                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5241         return 0;
5242 }
5243 #endif
5244
5245 /*
5246  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5247  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5248  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5249  *
5250  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5251  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5252  * if in function of the boot time zone sizes.
5253  */
5254 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5255         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5256 {
5257         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5258         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5259         return 0;
5260 }
5261
5262 /*
5263  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5264  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5265  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5266  */
5267
5268 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5269         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5270 {
5271         struct zone *zone;
5272         unsigned int cpu;
5273         int ret;
5274
5275         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5276         if (!write || (ret < 0))
5277                 return ret;
5278         for_each_populated_zone(zone) {
5279                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5280                         unsigned long  high;
5281                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5282                         setup_pagelist_highmark(
5283                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5284                 }
5285         }
5286         return 0;
5287 }
5288
5289 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5290
5291 #ifdef CONFIG_NUMA
5292 static int __init set_hashdist(char *str)
5293 {
5294         if (!str)
5295                 return 0;
5296         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5297         return 1;
5298 }
5299 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5300 #endif
5301
5302 /*
5303  * allocate a large system hash table from bootmem
5304  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5305  *   quantity of entries
5306  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5307  */
5308 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5309                                      unsigned long bucketsize,
5310                                      unsigned long numentries,
5311                                      int scale,
5312                                      int flags,
5313                                      unsigned int *_hash_shift,
5314                                      unsigned int *_hash_mask,
5315                                      unsigned long low_limit,
5316                                      unsigned long high_limit)
5317 {
5318         unsigned long long max = high_limit;
5319         unsigned long log2qty, size;
5320         void *table = NULL;
5321
5322         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5323         if (!numentries) {
5324                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5325                 numentries = nr_kernel_pages;
5326                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5327                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5328                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5329
5330                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5331                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5332                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5333                 else
5334                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5335
5336                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5337                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5338                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5339                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5340                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5341                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5342                                 BUG_ON(!numentries);
5343                         }
5344                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5345                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5346         }
5347         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5348
5349         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5350         if (max == 0) {
5351                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5352                 do_div(max, bucketsize);
5353         }
5354         max = min(max, 0x80000000ULL);
5355
5356         if (numentries < low_limit)
5357                 numentries = low_limit;
5358         if (numentries > max)
5359                 numentries = max;
5360
5361         log2qty = ilog2(numentries);
5362
5363         do {
5364                 size = bucketsize << log2qty;
5365                 if (flags & HASH_EARLY)
5366                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5367                 else if (hashdist)
5368                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5369                 else {
5370                         /*
5371                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5372                          * some pages at the end of hash table which
5373                          * alloc_pages_exact() automatically does
5374                          */
5375                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5376                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5377                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5378                         }
5379                 }
5380         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5381
5382         if (!table)
5383                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5384
5385         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5386                tablename,
5387                (1UL << log2qty),
5388                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5389                size);
5390
5391         if (_hash_shift)
5392                 *_hash_shift = log2qty;
5393         if (_hash_mask)
5394                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5395
5396         return table;
5397 }
5398
5399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5401                                                         unsigned long pfn)
5402 {
5403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5405 #else
5406         return zone->pageblock_flags;
5407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5408 }
5409
5410 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5411 {
5412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5415 #else
5416         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5419 }
5420
5421 /**
5422  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5423  * @page: The page within the block of interest
5424  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5425  * @end_bitidx: The last bit of interest
5426  * returns pageblock_bits flags
5427  */
5428 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5429                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5430 {
5431         struct zone *zone;
5432         unsigned long *bitmap;
5433         unsigned long pfn, bitidx;
5434         unsigned long flags = 0;
5435         unsigned long value = 1;
5436
5437         zone = page_zone(page);
5438         pfn = page_to_pfn(page);
5439         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5440         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5441
5442         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5443                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5444                         flags |= value;
5445
5446         return flags;
5447 }
5448
5449 /**
5450  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5451  * @page: The page within the block of interest
5452  * @start_bitidx: The first bit of interest
5453  * @end_bitidx: The last bit of interest
5454  * @flags: The flags to set
5455  */
5456 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5457                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5458 {
5459         struct zone *zone;
5460         unsigned long *bitmap;
5461         unsigned long pfn, bitidx;
5462         unsigned long value = 1;
5463
5464         zone = page_zone(page);
5465         pfn = page_to_pfn(page);
5466         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5467         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5468         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5469         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5470
5471         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5472                 if (flags & value)
5473                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5474                 else
5475                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5476 }
5477
5478 /*
5479  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5480  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5481  *
5482  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5483  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5484  * expect this function should be exact.
5485  */
5486 static bool
5487 __has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5488 {
5489         unsigned long pfn, iter, found;
5490         int mt;
5491
5492         /*
5493          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5494          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5495          */
5496         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5497                 return false;
5498         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5499         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5500                 return false;
5501
5502         pfn = page_to_pfn(page);
5503         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5504                 unsigned long check = pfn + iter;
5505
5506                 if (!pfn_valid_within(check))
5507                         continue;
5508
5509                 page = pfn_to_page(check);
5510                 /*
5511                  * We can't use page_count without pin a page
5512                  * because another CPU can free compound page.
5513                  * This check already skips compound tails of THP
5514                  * because their page->_count is zero at all time.
5515                  */
5516                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5517                         if (PageBuddy(page))
5518                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5519                         continue;
5520                 }
5521
5522                 if (!PageLRU(page))
5523                         found++;
5524                 /*
5525                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5526                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5527                  * and it still to be fixed.
5528                  */
5529                 /*
5530                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5531                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5532                  *
5533                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5534                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5535                  * page at boot.
5536                  */
5537                 if (found > count)
5538                         return true;
5539         }
5540         return false;
5541 }
5542
5543 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5544 {
5545         struct zone *zone;
5546         unsigned long pfn;
5547
5548         /*
5549          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5550          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5551          * the zone but still within the section.
5552          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5553          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5554          */
5555         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5556                 return false;
5557
5558         zone = page_zone(page);
5559         pfn = page_to_pfn(page);
5560         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5561                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5562                 return false;
5563
5564         return !__has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5565 }
5566
5567 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5568 {
5569         struct zone *zone;
5570         unsigned long flags, pfn;
5571         struct memory_isolate_notify arg;
5572         int notifier_ret;
5573         int ret = -EBUSY;
5574
5575         zone = page_zone(page);
5576
5577         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5578
5579         pfn = page_to_pfn(page);
5580         arg.start_pfn = pfn;
5581         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5582         arg.pages_found = 0;
5583
5584         /*
5585          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5586          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5587          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5588          * number of pages in a range that are held by the balloon
5589          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5590          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5591          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5592          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5593          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5594          */
5595         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5596         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5597         if (notifier_ret)
5598                 goto out;
5599         /*
5600          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5601          * We just check MOVABLE pages.
5602          */
5603         if (!__has_unmovable_pages(zone, page, arg.pages_found))
5604                 ret = 0;
5605         /*
5606          * Unmovable means "not-on-lru" pages. If Unmovable pages are
5607          * larger than removable-by-driver pages reported by notifier,
5608          * we'll fail.
5609          */
5610
5611 out:
5612         if (!ret) {
5613                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5614                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5615         }
5616
5617         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5618         if (!ret)
5619                 drain_all_pages();
5620         return ret;
5621 }
5622
5623 void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
5624 {
5625         struct zone *zone;
5626         unsigned long flags;
5627         zone = page_zone(page);
5628         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5629         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5630                 goto out;
5631         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
5632         move_freepages_block(zone, page, migratetype);
5633 out:
5634         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5635 }
5636
5637 #ifdef CONFIG_CMA
5638
5639 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5640 {
5641         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5642                              pageblock_nr_pages) - 1);
5643 }
5644
5645 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5646 {
5647         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5648                                 pageblock_nr_pages));
5649 }
5650
5651 static struct page *
5652 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5653                              int **resultp)
5654 {
5655         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5656
5657         if (PageHighMem(page))
5658                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5659
5660         return alloc_page(gfp_mask);
5661 }
5662
5663 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5664 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5665 {
5666         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5667
5668         unsigned long pfn = start;
5669         unsigned int tries = 0;
5670         int ret = 0;
5671
5672         struct compact_control cc = {
5673                 .nr_migratepages = 0,
5674                 .order = -1,
5675                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5676                 .sync = true,
5677         };
5678         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5679
5680         migrate_prep_local();
5681
5682         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5683                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5684                         ret = -EINTR;
5685                         break;
5686                 }
5687
5688                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5689                         cc.nr_migratepages = 0;
5690                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5691                                                          pfn, end);
5692                         if (!pfn) {
5693                                 ret = -EINTR;
5694                                 break;
5695                         }
5696                         tries = 0;
5697                 } else if (++tries == 5) {
5698                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5699                         break;
5700                 }
5701
5702                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5703                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5704                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5705         }
5706
5707         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5708         return ret > 0 ? 0 : ret;
5709 }
5710
5711 /*
5712  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5713  */
5714 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5715 {
5716         unsigned long flags;
5717         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5718         zone->min_cma_pages += count;
5719         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5720         setup_per_zone_wmarks();
5721 }
5722
5723 /*
5724  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5725  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5726  *__alloc_pages_slowpath() function.
5727  */
5728 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5729 {
5730         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5731         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5732         int did_some_progress = 0;
5733         int order = 1;
5734
5735         /*
5736          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5737          * to stabilise at new watermark level.
5738          */
5739         __update_cma_watermarks(zone, count);
5740
5741         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5742         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5743                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5744
5745                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5746                                                       NULL);
5747                 if (!did_some_progress) {
5748                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5749                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5750                 }
5751         }
5752
5753         /* Restore original watermark levels. */
5754         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5755
5756         return count;
5757 }
5758
5759 /**
5760  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5761  * @start:      start PFN to allocate
5762  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5763  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5764  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5765  *                      in range must have the same migratetype and it must
5766  *                      be either of the two.
5767  *
5768  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5769  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5770  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5771  * pages fall in.
5772  *
5773  * The PFN range must belong to a single zone.
5774  *
5775  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5776  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5777  * need to be freed with free_contig_range().
5778  */
5779 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5780                        unsigned migratetype)
5781 {
5782         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5783         unsigned long outer_start, outer_end;
5784         int ret = 0, order;
5785
5786         /*
5787          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5788          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5789          * have different sizes, and due to the way page allocator
5790          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5791          * that page allocator won't try to merge buddies from
5792          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5793          * other migration type.
5794          *
5795          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5796          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5797          * we are interested in).  This will put all the pages in
5798          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5799          *
5800          * When this is done, we take the pages in range from page
5801          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5802          * page allocator will never consider using them.
5803          *
5804          * This lets us mark the pageblocks back as
5805          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5806          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5807          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5808          */
5809
5810         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5811                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5812         if (ret)
5813                 goto done;
5814
5815         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5816         if (ret)
5817                 goto done;
5818
5819         /*
5820          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5821          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5822          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5823          * What we are going to do is to allocate all pages from
5824          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5825          *
5826          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5827          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5828          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5829          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5830          * once this is done free the pages we are not interested in.
5831          *
5832          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5833          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5834          */
5835
5836         lru_add_drain_all();
5837         drain_all_pages();
5838
5839         order = 0;
5840         outer_start = start;
5841         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5842                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5843                         ret = -EBUSY;
5844                         goto done;
5845                 }
5846                 outer_start &= ~0UL << order;
5847         }
5848
5849         /* Make sure the range is really isolated. */
5850         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5851                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5852                        outer_start, end);
5853                 ret = -EBUSY;
5854                 goto done;
5855         }
5856
5857         /*
5858          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5859          * will not starve the system.
5860          */
5861         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5862
5863         /* Grab isolated pages from freelists. */
5864         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5865         if (!outer_end) {
5866                 ret = -EBUSY;
5867                 goto done;
5868         }
5869
5870         /* Free head and tail (if any) */
5871         if (start != outer_start)
5872                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5873         if (end != outer_end)
5874                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5875
5876 done:
5877         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5878                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5879         return ret;
5880 }
5881
5882 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5883 {
5884         for (; nr_pages--; ++pfn)
5885                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5886 }
5887 #endif
5888
5889 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5890 /*
5891  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5892  */
5893 void
5894 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5895 {
5896         struct page *page;
5897         struct zone *zone;
5898         int order, i;
5899         unsigned long pfn;
5900         unsigned long flags;
5901         /* find the first valid pfn */
5902         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5903                 if (pfn_valid(pfn))
5904                         break;
5905         if (pfn == end_pfn)
5906                 return;
5907         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5908         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5909         pfn = start_pfn;
5910         while (pfn < end_pfn) {
5911                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5912                         pfn++;
5913                         continue;
5914                 }
5915                 page = pfn_to_page(pfn);
5916                 BUG_ON(page_count(page));
5917                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5918                 order = page_order(page);
5919 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5920                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5921                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5922 #endif
5923                 list_del(&page->lru);
5924                 rmv_page_order(page);
5925                 zone->free_area[order].nr_free--;
5926                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5927                                       - (1UL << order));
5928                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5929                         SetPageReserved((page+i));
5930                 pfn += (1 << order);
5931         }
5932         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5933 }
5934 #endif
5935
5936 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5937 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5938 {
5939         struct zone *zone = page_zone(page);
5940         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5941         unsigned long flags;
5942         int order;
5943
5944         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5945         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5946                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5947
5948                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5949                         break;
5950         }
5951         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5952
5953         return order < MAX_ORDER;
5954 }
5955 #endif
5956
5957 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5958         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5959         {1UL << PG_error,               "error"         },
5960         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5961         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5962         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5963         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5964         {1UL << PG_active,              "active"        },
5965         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5966         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5967         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5968         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5969         {1UL << PG_private,             "private"       },
5970         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5971         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5972 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5973         {1UL << PG_head,                "head"          },
5974         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5975 #else
5976         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5977 #endif
5978         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5979         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5980         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5981         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5982         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5983 #ifdef CONFIG_MMU
5984         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5985 #endif
5986 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5987         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5988 #endif
5989 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5990         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5991 #endif
5992 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5993         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
5994 #endif
5995 };
5996
5997 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5998 {
5999         const char *delim = "";
6000         unsigned long mask;
6001         int i;
6002
6003         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6004
6005         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6006
6007         /* remove zone id */
6008         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6009
6010         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6011
6012                 mask = pageflag_names[i].mask;
6013                 if ((flags & mask) != mask)
6014                         continue;
6015
6016                 flags &= ~mask;
6017                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6018                 delim = "|";
6019         }
6020
6021         /* check for left over flags */
6022         if (flags)
6023                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6024
6025         printk(")\n");
6026 }
6027
6028 void dump_page(struct page *page)
6029 {
6030         printk(KERN_ALERT
6031                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6032                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6033                 page->mapping, page->index);
6034         dump_page_flags(page->flags);
6035         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6036 }