]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
cma: fix watermark checking cleanup
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
372                 bad_page(page);
373                 bad++;
374         }
375
376         __ClearPageHead(page);
377
378         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
379                 struct page *p = page + i;
380
381                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
382                         bad_page(page);
383                         bad++;
384                 }
385                 __ClearPageTail(p);
386         }
387
388         return bad;
389 }
390
391 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
392 {
393         int i;
394
395         /*
396          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
397          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
398          */
399         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
400         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
401                 clear_highpage(page + i);
402 }
403
404 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
405 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
406
407 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
408 {
409         unsigned long res;
410
411         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
412                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
413                 return 0;
414         }
415         _debug_guardpage_minorder = res;
416         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
417         return 0;
418 }
419 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
420
421 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
422 {
423         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
424 }
425
426 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
427 {
428         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
429 }
430 #else
431 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
432 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 #endif
434
435 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
436 {
437         set_page_private(page, order);
438         __SetPageBuddy(page);
439 }
440
441 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
442 {
443         __ClearPageBuddy(page);
444         set_page_private(page, 0);
445 }
446
447 /*
448  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
449  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
450  *
451  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
452  * the following equation:
453  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
454  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
455  * 1 buddy is #10:
456  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
457  *
458  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
459  * satisfies the following equation:
460  *     P = B & ~(1 << O)
461  *
462  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
463  */
464 static inline unsigned long
465 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
466 {
467         return page_idx ^ (1 << order);
468 }
469
470 /*
471  * This function checks whether a page is free && is the buddy
472  * we can do coalesce a page and its buddy if
473  * (a) the buddy is not in a hole &&
474  * (b) the buddy is in the buddy system &&
475  * (c) a page and its buddy have the same order &&
476  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
477  *
478  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
479  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
480  *
481  * For recording page's order, we use page_private(page).
482  */
483 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
484                                                                 int order)
485 {
486         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
487                 return 0;
488
489         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
490                 return 0;
491
492         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
493                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
494                 return 1;
495         }
496
497         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
498                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
499                 return 1;
500         }
501         return 0;
502 }
503
504 /*
505  * Freeing function for a buddy system allocator.
506  *
507  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
508  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
509  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
510  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
511  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
512  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
513  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
514  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
515  * parts of the VM system.
516  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
517  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
518  * order is recorded in page_private(page) field.
519  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
520  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
521  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
522  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
523  * triggers coalescing into a block of larger size.
524  *
525  * -- wli
526  */
527
528 static inline void __free_one_page(struct page *page,
529                 struct zone *zone, unsigned int order,
530                 int migratetype)
531 {
532         unsigned long page_idx;
533         unsigned long combined_idx;
534         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
535         struct page *buddy;
536
537         if (unlikely(PageCompound(page)))
538                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
539                         return;
540
541         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
542
543         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
544
545         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
546         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
547
548         while (order < MAX_ORDER-1) {
549                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
550                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
551                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
552                         break;
553                 /*
554                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
555                  * merge with it and move up one order.
556                  */
557                 if (page_is_guard(buddy)) {
558                         clear_page_guard_flag(buddy);
559                         set_page_private(page, 0);
560                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
561                                                   migratetype);
562                 } else {
563                         list_del(&buddy->lru);
564                         zone->free_area[order].nr_free--;
565                         rmv_page_order(buddy);
566                 }
567                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
568                 page = page + (combined_idx - page_idx);
569                 page_idx = combined_idx;
570                 order++;
571         }
572         set_page_order(page, order);
573
574         /*
575          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
576          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
577          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
578          * that is happening, add the free page to the tail of the list
579          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
580          * as a higher order page
581          */
582         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
583                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
584                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
585                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
586                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
587                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
588                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
589                         list_add_tail(&page->lru,
590                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591                         goto out;
592                 }
593         }
594
595         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
596 out:
597         zone->free_area[order].nr_free++;
598 }
599
600 /*
601  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
602  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
603  * free_pages_check() will verify...
604  */
605 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
606 {
607         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
608         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
609 }
610
611 static inline int free_pages_check(struct page *page)
612 {
613         if (unlikely(page_mapcount(page) |
614                 (page->mapping != NULL)  |
615                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
616                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
617                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
618                 bad_page(page);
619                 return 1;
620         }
621         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
622                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
623         return 0;
624 }
625
626 /*
627  * Frees a number of pages from the PCP lists
628  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
629  * count is the number of pages to free.
630  *
631  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
632  * see if this freeing clears that state.
633  *
634  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
635  * pinned" detection logic.
636  */
637 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
638                                         struct per_cpu_pages *pcp)
639 {
640         int migratetype = 0;
641         int batch_free = 0;
642         int to_free = count;
643
644         spin_lock(&zone->lock);
645         zone->all_unreclaimable = 0;
646         zone->pages_scanned = 0;
647
648         while (to_free) {
649                 struct page *page;
650                 struct list_head *list;
651
652                 /*
653                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
654                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
655                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
656                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
657                  * lists
658                  */
659                 do {
660                         batch_free++;
661                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
662                                 migratetype = 0;
663                         list = &pcp->lists[migratetype];
664                 } while (list_empty(list));
665
666                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
667                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
668                         batch_free = to_free;
669
670                 do {
671                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
672
673                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
674                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
675                         list_del(&page->lru);
676                         mt = page_private(page);
677                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
678                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
679                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
680                         if (is_migrate_cma(mt))
681                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
682                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
683         }
684         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
685         spin_unlock(&zone->lock);
686 }
687
688 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
689                                 int migratetype)
690 {
691         spin_lock(&zone->lock);
692         zone->all_unreclaimable = 0;
693         zone->pages_scanned = 0;
694
695         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
696         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
697                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
698         spin_unlock(&zone->lock);
699 }
700
701 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
702 {
703         int i;
704         int bad = 0;
705
706         trace_mm_page_free(page, order);
707         kmemcheck_free_shadow(page, order);
708
709         if (PageAnon(page))
710                 page->mapping = NULL;
711         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
712                 bad += free_pages_check(page + i);
713         if (bad)
714                 return false;
715
716         if (!PageHighMem(page)) {
717                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
718                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
719                                            PAGE_SIZE << order);
720         }
721         arch_free_page(page, order);
722         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
723
724         return true;
725 }
726
727 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
728 {
729         unsigned long flags;
730         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
731
732         if (!free_pages_prepare(page, order))
733                 return;
734
735         local_irq_save(flags);
736         if (unlikely(wasMlocked))
737                 free_page_mlock(page);
738         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
739         free_one_page(page_zone(page), page, order,
740                                         get_pageblock_migratetype(page));
741         local_irq_restore(flags);
742 }
743
744 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
745 {
746         unsigned int nr_pages = 1 << order;
747         unsigned int loop;
748
749         prefetchw(page);
750         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
751                 struct page *p = &page[loop];
752
753                 if (loop + 1 < nr_pages)
754                         prefetchw(p + 1);
755                 __ClearPageReserved(p);
756                 set_page_count(p, 0);
757         }
758
759         set_page_refcounted(page);
760         __free_pages(page, order);
761 }
762
763 #ifdef CONFIG_CMA
764 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
765 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
766 {
767         unsigned i = pageblock_nr_pages;
768         struct page *p = page;
769
770         do {
771                 __ClearPageReserved(p);
772                 set_page_count(p, 0);
773         } while (++p, --i);
774
775         set_page_refcounted(page);
776         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
777         __free_pages(page, pageblock_order);
778         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
779 }
780 #endif
781
782 /*
783  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
784  * Please do not alter this order without good reasons and regression
785  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
786  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
787  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
788  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
789  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
790  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
791  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
792  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
793  *
794  * -- wli
795  */
796 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
797         int low, int high, struct free_area *area,
798         int migratetype)
799 {
800         unsigned long size = 1 << high;
801
802         while (high > low) {
803                 area--;
804                 high--;
805                 size >>= 1;
806                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
807
808 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
809                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
810                         /*
811                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
812                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
813                          * Corresponding page table entries will not be touched,
814                          * pages will stay not present in virtual address space
815                          */
816                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
817                         set_page_guard_flag(&page[size]);
818                         set_page_private(&page[size], high);
819                         /* Guard pages are not available for any usage */
820                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
821                                                   migratetype);
822                         continue;
823                 }
824 #endif
825                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
826                 area->nr_free++;
827                 set_page_order(&page[size], high);
828         }
829 }
830
831 /*
832  * This page is about to be returned from the page allocator
833  */
834 static inline int check_new_page(struct page *page)
835 {
836         if (unlikely(page_mapcount(page) |
837                 (page->mapping != NULL)  |
838                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
839                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
840                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
841                 bad_page(page);
842                 return 1;
843         }
844         return 0;
845 }
846
847 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
848 {
849         int i;
850
851         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
852                 struct page *p = page + i;
853                 if (unlikely(check_new_page(p)))
854                         return 1;
855         }
856
857         set_page_private(page, 0);
858         set_page_refcounted(page);
859
860         arch_alloc_page(page, order);
861         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
862
863         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
864                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
865
866         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
867                 prep_compound_page(page, order);
868
869         return 0;
870 }
871
872 /*
873  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
874  * the smallest available page from the freelists
875  */
876 static inline
877 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
878                                                 int migratetype)
879 {
880         unsigned int current_order;
881         struct free_area * area;
882         struct page *page;
883
884         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
885         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
886                 area = &(zone->free_area[current_order]);
887                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
888                         continue;
889
890                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
891                                                         struct page, lru);
892                 list_del(&page->lru);
893                 rmv_page_order(page);
894                 area->nr_free--;
895                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
896                 return page;
897         }
898
899         return NULL;
900 }
901
902
903 /*
904  * This array describes the order lists are fallen back to when
905  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
906  */
907 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
908         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
909         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
910 #ifdef CONFIG_CMA
911         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
912         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
913 #else
914         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
915 #endif
916         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
917         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
918 };
919
920 /*
921  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
922  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
923  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
924  */
925 static int move_freepages(struct zone *zone,
926                           struct page *start_page, struct page *end_page,
927                           int migratetype)
928 {
929         struct page *page;
930         unsigned long order;
931         int pages_moved = 0;
932
933 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
934         /*
935          * page_zone is not safe to call in this context when
936          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
937          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
938          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
939          * grouping pages by mobility
940          */
941         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
942 #endif
943
944         for (page = start_page; page <= end_page;) {
945                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
946                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
947
948                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
949                         page++;
950                         continue;
951                 }
952
953                 if (!PageBuddy(page)) {
954                         page++;
955                         continue;
956                 }
957
958                 order = page_order(page);
959                 list_move(&page->lru,
960                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
961                 page += 1 << order;
962                 pages_moved += 1 << order;
963         }
964
965         return pages_moved;
966 }
967
968 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
969                                 int migratetype)
970 {
971         unsigned long start_pfn, end_pfn;
972         struct page *start_page, *end_page;
973
974         start_pfn = page_to_pfn(page);
975         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
976         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
977         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
978         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
979
980         /* Do not cross zone boundaries */
981         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
982                 start_page = page;
983         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
984                 return 0;
985
986         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
987 }
988
989 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
990                                         int start_order, int migratetype)
991 {
992         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
993
994         while (nr_pageblocks--) {
995                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
996                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
997         }
998 }
999
1000 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1001 static inline struct page *
1002 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1003 {
1004         struct free_area * area;
1005         int current_order;
1006         struct page *page;
1007         int migratetype, i;
1008
1009         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1010         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1011                                                 --current_order) {
1012                 for (i = 0;; i++) {
1013                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1014
1015                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1016                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1017                                 break;
1018
1019                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1020                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1021                                 continue;
1022
1023                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1024                                         struct page, lru);
1025                         area->nr_free--;
1026
1027                         /*
1028                          * If breaking a large block of pages, move all free
1029                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1030                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1031                          * aggressive about taking ownership of free pages
1032                          *
1033                          * On the other hand, never change migration
1034                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1035                          * pages on different free lists. We don't
1036                          * want unmovable pages to be allocated from
1037                          * MIGRATE_CMA areas.
1038                          */
1039                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1040                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1041                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1042                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1043                                 int pages;
1044                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1045                                                                 start_migratetype);
1046
1047                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1048                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1049                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1050                                         set_pageblock_migratetype(page,
1051                                                                 start_migratetype);
1052
1053                                 migratetype = start_migratetype;
1054                         }
1055
1056                         /* Remove the page from the freelists */
1057                         list_del(&page->lru);
1058                         rmv_page_order(page);
1059
1060                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1061                         if (current_order >= pageblock_order &&
1062                             !is_migrate_cma(migratetype))
1063                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1064                                                         start_migratetype);
1065
1066                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1067                                is_migrate_cma(migratetype)
1068                              ? migratetype : start_migratetype);
1069
1070                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1071                                 start_migratetype, migratetype);
1072
1073                         return page;
1074                 }
1075         }
1076
1077         return NULL;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1082  * Call me with the zone->lock already held.
1083  */
1084 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1085                                                 int migratetype)
1086 {
1087         struct page *page;
1088
1089 retry_reserve:
1090         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1091
1092         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1093                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1094
1095                 /*
1096                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1097                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1098                  * and we want just one call site
1099                  */
1100                 if (!page) {
1101                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1102                         goto retry_reserve;
1103                 }
1104         }
1105
1106         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1107         return page;
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1112  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1113  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1114  */
1115 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1116                         unsigned long count, struct list_head *list,
1117                         int migratetype, int cold)
1118 {
1119         int mt = migratetype, i;
1120
1121         spin_lock(&zone->lock);
1122         for (i = 0; i < count; ++i) {
1123                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1124                 if (unlikely(page == NULL))
1125                         break;
1126
1127                 /*
1128                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1129                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1130                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1131                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1132                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1133                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1134                  * properly.
1135                  */
1136                 if (likely(cold == 0))
1137                         list_add(&page->lru, list);
1138                 else
1139                         list_add_tail(&page->lru, list);
1140                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1141                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1142                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1143                                 mt = migratetype;
1144                 }
1145                 set_page_private(page, mt);
1146                 list = &page->lru;
1147                 if (is_migrate_cma(mt))
1148                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1149                                               -(1 << order));
1150         }
1151         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1152         spin_unlock(&zone->lock);
1153         return i;
1154 }
1155
1156 #ifdef CONFIG_NUMA
1157 /*
1158  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1159  * currently executing processor on remote nodes after they have
1160  * expired.
1161  *
1162  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1163  * a single processor.
1164  */
1165 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1166 {
1167         unsigned long flags;
1168         int to_drain;
1169
1170         local_irq_save(flags);
1171         if (pcp->count >= pcp->batch)
1172                 to_drain = pcp->batch;
1173         else
1174                 to_drain = pcp->count;
1175         if (to_drain > 0) {
1176                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1177                 pcp->count -= to_drain;
1178         }
1179         local_irq_restore(flags);
1180 }
1181 #endif
1182
1183 /*
1184  * Drain pages of the indicated processor.
1185  *
1186  * The processor must either be the current processor and the
1187  * thread pinned to the current processor or a processor that
1188  * is not online.
1189  */
1190 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1191 {
1192         unsigned long flags;
1193         struct zone *zone;
1194
1195         for_each_populated_zone(zone) {
1196                 struct per_cpu_pageset *pset;
1197                 struct per_cpu_pages *pcp;
1198
1199                 local_irq_save(flags);
1200                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1201
1202                 pcp = &pset->pcp;
1203                 if (pcp->count) {
1204                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1205                         pcp->count = 0;
1206                 }
1207                 local_irq_restore(flags);
1208         }
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1213  */
1214 void drain_local_pages(void *arg)
1215 {
1216         drain_pages(smp_processor_id());
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1221  *
1222  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1223  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1224  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1225  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1226  * before the call to on_each_cpu_mask().
1227  */
1228 void drain_all_pages(void)
1229 {
1230         int cpu;
1231         struct per_cpu_pageset *pcp;
1232         struct zone *zone;
1233
1234         /*
1235          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1236          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1237          */
1238         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1239
1240         /*
1241          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1242          * as offline notification will cause the notified
1243          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1244          * disables preemption as part of its processing
1245          */
1246         for_each_online_cpu(cpu) {
1247                 bool has_pcps = false;
1248                 for_each_populated_zone(zone) {
1249                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1250                         if (pcp->pcp.count) {
1251                                 has_pcps = true;
1252                                 break;
1253                         }
1254                 }
1255                 if (has_pcps)
1256                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1257                 else
1258                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1259         }
1260         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1261 }
1262
1263 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1264
1265 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1266 {
1267         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1268         unsigned long flags;
1269         int order, t;
1270         struct list_head *curr;
1271
1272         if (!zone->spanned_pages)
1273                 return;
1274
1275         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1276
1277         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1278         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1279                 if (pfn_valid(pfn)) {
1280                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1281
1282                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1283                                 swsusp_unset_page_free(page);
1284                 }
1285
1286         for_each_migratetype_order(order, t) {
1287                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1288                         unsigned long i;
1289
1290                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1291                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1292                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1293                 }
1294         }
1295         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1296 }
1297 #endif /* CONFIG_PM */
1298
1299 /*
1300  * Free a 0-order page
1301  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1302  */
1303 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1304 {
1305         struct zone *zone = page_zone(page);
1306         struct per_cpu_pages *pcp;
1307         unsigned long flags;
1308         int migratetype;
1309         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1310
1311         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1312                 return;
1313
1314         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1315         set_page_private(page, migratetype);
1316         local_irq_save(flags);
1317         if (unlikely(wasMlocked))
1318                 free_page_mlock(page);
1319         __count_vm_event(PGFREE);
1320
1321         /*
1322          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1323          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1324          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1325          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1326          * excessively into the page allocator
1327          */
1328         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1329                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1330                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1331                         goto out;
1332                 }
1333                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1334         }
1335
1336         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1337         if (cold)
1338                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1339         else
1340                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1341         pcp->count++;
1342         if (pcp->count >= pcp->high) {
1343                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1344                 pcp->count -= pcp->batch;
1345         }
1346
1347 out:
1348         local_irq_restore(flags);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Free a list of 0-order pages
1353  */
1354 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1355 {
1356         struct page *page, *next;
1357
1358         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1359                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1360                 free_hot_cold_page(page, cold);
1361         }
1362 }
1363
1364 /*
1365  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1366  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1367  * Each sub-page must be freed individually.
1368  *
1369  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1370  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1371  */
1372 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1373 {
1374         int i;
1375
1376         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1377         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1378
1379 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1380         /*
1381          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1382          * otherwise free the whole shadow.
1383          */
1384         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1385                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1386 #endif
1387
1388         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1389                 set_page_refcounted(page + i);
1390 }
1391
1392 /*
1393  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1394  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1395  * with parallel allocators
1396  */
1397 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1398 {
1399         unsigned int order;
1400         unsigned long watermark;
1401         struct zone *zone;
1402         int mt;
1403
1404         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1405
1406         zone = page_zone(page);
1407         order = page_order(page);
1408
1409         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1410         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1411         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1412                 return 0;
1413
1414         /* Remove page from free list */
1415         list_del(&page->lru);
1416         zone->free_area[order].nr_free--;
1417         rmv_page_order(page);
1418
1419         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1420         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1421                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1422
1423         if (alloc_order != order)
1424                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1425                         &zone->free_area[order], migratetype);
1426
1427         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1428         if (order >= pageblock_order - 1) {
1429                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1430                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1431                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1432                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1433                                 set_pageblock_migratetype(page,
1434                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1435                 }
1436         }
1437
1438         return 1UL << order;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1443  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1444  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1445  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1446  * are enabled.
1447  *
1448  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1449  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1450  */
1451 int split_free_page(struct page *page)
1452 {
1453         unsigned int order;
1454         int nr_pages;
1455
1456         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1457         order = page_order(page);
1458
1459         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1460         if (!nr_pages)
1461                 return 0;
1462
1463         /* Split into individual pages */
1464         set_page_refcounted(page);
1465         split_page(page, order);
1466         return nr_pages;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1471  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1472  * or two.
1473  */
1474 static inline
1475 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1476                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1477                         int migratetype)
1478 {
1479         unsigned long flags;
1480         struct page *page;
1481         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1482
1483 again:
1484         if (likely(order == 0)) {
1485                 struct per_cpu_pages *pcp;
1486                 struct list_head *list;
1487
1488                 local_irq_save(flags);
1489                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1490                 list = &pcp->lists[migratetype];
1491                 if (list_empty(list)) {
1492                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1493                                         pcp->batch, list,
1494                                         migratetype, cold);
1495                         if (unlikely(list_empty(list)))
1496                                 goto failed;
1497                 }
1498
1499                 if (cold)
1500                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1501                 else
1502                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1503
1504                 list_del(&page->lru);
1505                 pcp->count--;
1506         } else {
1507                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1508                         /*
1509                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1510                          *
1511                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1512                          * properly detect and handle allocation failures.
1513                          *
1514                          * We most definitely don't want callers attempting to
1515                          * allocate greater than order-1 page units with
1516                          * __GFP_NOFAIL.
1517                          */
1518                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1519                 }
1520                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1521                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1522                 spin_unlock(&zone->lock);
1523                 if (!page)
1524                         goto failed;
1525                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1526                                           get_pageblock_migratetype(page));
1527         }
1528
1529         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1530         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1531         local_irq_restore(flags);
1532
1533         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1534         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1535                 goto again;
1536         return page;
1537
1538 failed:
1539         local_irq_restore(flags);
1540         return NULL;
1541 }
1542
1543 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1544
1545 static struct {
1546         struct fault_attr attr;
1547
1548         u32 ignore_gfp_highmem;
1549         u32 ignore_gfp_wait;
1550         u32 min_order;
1551 } fail_page_alloc = {
1552         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1553         .ignore_gfp_wait = 1,
1554         .ignore_gfp_highmem = 1,
1555         .min_order = 1,
1556 };
1557
1558 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1559 {
1560         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1561 }
1562 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1563
1564 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1565 {
1566         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1567                 return false;
1568         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1569                 return false;
1570         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1571                 return false;
1572         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1573                 return false;
1574
1575         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1576 }
1577
1578 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1579
1580 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1581 {
1582         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1583         struct dentry *dir;
1584
1585         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1586                                         &fail_page_alloc.attr);
1587         if (IS_ERR(dir))
1588                 return PTR_ERR(dir);
1589
1590         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1591                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1592                 goto fail;
1593         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1594                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1595                 goto fail;
1596         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1597                                 &fail_page_alloc.min_order))
1598                 goto fail;
1599
1600         return 0;
1601 fail:
1602         debugfs_remove_recursive(dir);
1603
1604         return -ENOMEM;
1605 }
1606
1607 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1608
1609 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1610
1611 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1612
1613 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1614 {
1615         return false;
1616 }
1617
1618 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1619
1620 /*
1621  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1622  * of the allocation.
1623  */
1624 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1625                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1626 {
1627         /* free_pages my go negative - that's OK */
1628         long min = mark;
1629         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1630         int o;
1631
1632         free_pages -= (1 << order) - 1;
1633         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1634                 min -= min / 2;
1635         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1636                 min -= min / 4;
1637 #ifdef CONFIG_CMA
1638         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1639         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1640                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1641 #endif
1642         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1643                 return false;
1644         for (o = 0; o < order; o++) {
1645                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1646                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1647
1648                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1649                 min >>= 1;
1650
1651                 if (free_pages <= min)
1652                         return false;
1653         }
1654         return true;
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1658 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1659 {
1660         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1661                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1662         return 0;
1663 }
1664 #else
1665 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1666 {
1667         return 0;
1668 }
1669 #endif
1670
1671 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1672                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1673 {
1674         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1675                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1676 }
1677
1678 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1679                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1680 {
1681         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1682
1683         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1684                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1685
1686         /*
1687          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1688          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1689          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1690          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1691          * reclaim path.
1692          */
1693         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1694         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1695                                                                 free_pages);
1696 }
1697
1698 #ifdef CONFIG_NUMA
1699 /*
1700  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1701  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1702  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1703  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1704  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1705  *
1706  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1707  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1708  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1709  *
1710  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1711  * nothing and returns NULL.
1712  *
1713  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1714  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1715  *
1716  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1717  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1718  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1719  * quickly as we can.
1720  */
1721 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1722 {
1723         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1724         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1725
1726         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1727         if (!zlc)
1728                 return NULL;
1729
1730         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1731                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1732                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1733         }
1734
1735         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1736                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1737                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1738         return allowednodes;
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1743  * if it is worth looking at further for free memory:
1744  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1745  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1746  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1747  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1748  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1749  * else return false (zero) if it is not.
1750  *
1751  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1752  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1753  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1754  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1755  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1756  * into the second scan of the zonelist.
1757  *
1758  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1759  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1760  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1761  * unturned looking for a free page.
1762  */
1763 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1764                                                 nodemask_t *allowednodes)
1765 {
1766         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1767         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1768         int n;                          /* node that zone *z is on */
1769
1770         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1771         if (!zlc)
1772                 return 1;
1773
1774         i = z - zonelist->_zonerefs;
1775         n = zlc->z_to_n[i];
1776
1777         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1778         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1783  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1784  * from that zone don't waste time re-examining it.
1785  */
1786 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1787 {
1788         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1789         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1790
1791         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1792         if (!zlc)
1793                 return;
1794
1795         i = z - zonelist->_zonerefs;
1796
1797         set_bit(i, zlc->fullzones);
1798 }
1799
1800 /*
1801  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1802  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1803  */
1804 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1805 {
1806         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1807
1808         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1809         if (!zlc)
1810                 return;
1811
1812         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1813 }
1814
1815 #else   /* CONFIG_NUMA */
1816
1817 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1818 {
1819         return NULL;
1820 }
1821
1822 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1823                                 nodemask_t *allowednodes)
1824 {
1825         return 1;
1826 }
1827
1828 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1829 {
1830 }
1831
1832 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1833 {
1834 }
1835 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1836
1837 /*
1838  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1839  * a page.
1840  */
1841 static struct page *
1842 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1843                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1844                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1845 {
1846         struct zoneref *z;
1847         struct page *page = NULL;
1848         int classzone_idx;
1849         struct zone *zone;
1850         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1851         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1852         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1853
1854         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1855 zonelist_scan:
1856         /*
1857          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1858          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1859          */
1860         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1861                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1862                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1863                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1864                                 continue;
1865                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1866                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1867                                 continue;
1868                 /*
1869                  * When allocating a page cache page for writing, we
1870                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1871                  * limit, such that no single zone holds more than its
1872                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1873                  * The dirty limits take into account the zone's
1874                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1875                  * should be able to balance it without having to
1876                  * write pages from its LRU list.
1877                  *
1878                  * This may look like it could increase pressure on
1879                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1880                  * before they are full.  But the pages that do spill
1881                  * over are limited as the lower zones are protected
1882                  * by this very same mechanism.  It should not become
1883                  * a practical burden to them.
1884                  *
1885                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1886                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1887                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1888                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1889                  * zones are together not big enough to reach the
1890                  * global limit.  The proper fix for these situations
1891                  * will require awareness of zones in the
1892                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1893                  */
1894                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1895                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1896                         goto this_zone_full;
1897
1898                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1899                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1900                         unsigned long mark;
1901                         int ret;
1902
1903                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1904                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1905                                     classzone_idx, alloc_flags))
1906                                 goto try_this_zone;
1907
1908                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1909                                 /*
1910                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1911                                  * and before considering the first zone allowed
1912                                  * by the cpuset.
1913                                  */
1914                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1915                                 zlc_active = 1;
1916                                 did_zlc_setup = 1;
1917                         }
1918
1919                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1920                                 goto this_zone_full;
1921
1922                         /*
1923                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1924                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1925                          */
1926                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1927                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1928                                 continue;
1929
1930                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1931                         switch (ret) {
1932                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1933                                 /* did not scan */
1934                                 continue;
1935                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1936                                 /* scanned but unreclaimable */
1937                                 continue;
1938                         default:
1939                                 /* did we reclaim enough */
1940                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1941                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1942                                         goto this_zone_full;
1943                         }
1944                 }
1945
1946 try_this_zone:
1947                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1948                                                 gfp_mask, migratetype);
1949                 if (page)
1950                         break;
1951 this_zone_full:
1952                 if (NUMA_BUILD)
1953                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1954         }
1955
1956         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1957                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1958                 zlc_active = 0;
1959                 goto zonelist_scan;
1960         }
1961
1962         if (page)
1963                 /*
1964                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1965                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1966                  * that the caller is taking steps that will free more
1967                  * memory. The caller should avoid the page being used
1968                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1969                  */
1970                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1971
1972         return page;
1973 }
1974
1975 /*
1976  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1977  * meminfo in irq context.
1978  */
1979 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1980 {
1981         bool ret = false;
1982
1983 #if NODES_SHIFT > 8
1984         ret = in_interrupt();
1985 #endif
1986         return ret;
1987 }
1988
1989 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1990                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1991                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1992
1993 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1994 {
1995         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1996
1997         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1998             debug_guardpage_minorder() > 0)
1999                 return;
2000
2001         /*
2002          * This documents exceptions given to allocations in certain
2003          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2004          * of allowed nodes.
2005          */
2006         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2007                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2008                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2009                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2010         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2011                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2012
2013         if (fmt) {
2014                 struct va_format vaf;
2015                 va_list args;
2016
2017                 va_start(args, fmt);
2018
2019                 vaf.fmt = fmt;
2020                 vaf.va = &args;
2021
2022                 pr_warn("%pV", &vaf);
2023
2024                 va_end(args);
2025         }
2026
2027         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2028                 current->comm, order, gfp_mask);
2029
2030         dump_stack();
2031         if (!should_suppress_show_mem())
2032                 show_mem(filter);
2033 }
2034
2035 static inline int
2036 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2037                                 unsigned long did_some_progress,
2038                                 unsigned long pages_reclaimed)
2039 {
2040         /* Do not loop if specifically requested */
2041         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2042                 return 0;
2043
2044         /* Always retry if specifically requested */
2045         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2046                 return 1;
2047
2048         /*
2049          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2050          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2051          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2052          */
2053         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2054                 return 0;
2055
2056         /*
2057          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2058          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2059          * implementations.
2060          */
2061         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2062                 return 1;
2063
2064         /*
2065          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2066          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2067          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2068          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2069          * allocation still fails, we stop retrying.
2070          */
2071         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2072                 return 1;
2073
2074         return 0;
2075 }
2076
2077 static inline struct page *
2078 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2079         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2080         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2081         int migratetype)
2082 {
2083         struct page *page;
2084
2085         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2086         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2087                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2088                 return NULL;
2089         }
2090
2091         /*
2092          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2093          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2094          * we're still under heavy pressure.
2095          */
2096         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2097                 order, zonelist, high_zoneidx,
2098                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2099                 preferred_zone, migratetype);
2100         if (page)
2101                 goto out;
2102
2103         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2104                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2105                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2106                         goto out;
2107                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2108                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2109                         goto out;
2110                 /*
2111                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2112                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2113                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2114                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2115                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2116                  */
2117                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2118                         goto out;
2119         }
2120         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2121         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2122
2123 out:
2124         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2125         return page;
2126 }
2127
2128 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2129 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2130 static struct page *
2131 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2132         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2133         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2134         int migratetype, bool sync_migration,
2135         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2136         unsigned long *did_some_progress)
2137 {
2138         struct page *page = NULL;
2139
2140         if (!order)
2141                 return NULL;
2142
2143         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2144                 *deferred_compaction = true;
2145                 return NULL;
2146         }
2147
2148         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2149         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2150                                                 nodemask, sync_migration,
2151                                                 contended_compaction, &page);
2152         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2153
2154         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2155         if (page) {
2156                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2157                 goto got_page;
2158         }
2159
2160         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2161                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2162                 drain_pages(get_cpu());
2163                 put_cpu();
2164
2165                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2166                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2167                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2168                                 preferred_zone, migratetype);
2169                 if (page) {
2170 got_page:
2171                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2172                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2173                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2174                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2175                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2176                         return page;
2177                 }
2178
2179                 /*
2180                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2181                  * The most likely reason is that pages exist,
2182                  * but not enough to satisfy watermarks.
2183                  */
2184                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2185
2186                 /*
2187                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2188                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2189                  */
2190                 if (sync_migration)
2191                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2192
2193                 cond_resched();
2194         }
2195
2196         return NULL;
2197 }
2198 #else
2199 static inline struct page *
2200 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2201         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2202         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2203         int migratetype, bool sync_migration,
2204         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2205         unsigned long *did_some_progress)
2206 {
2207         return NULL;
2208 }
2209 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2210
2211 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2212 static int
2213 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2214                   nodemask_t *nodemask)
2215 {
2216         struct reclaim_state reclaim_state;
2217         int progress;
2218
2219         cond_resched();
2220
2221         /* We now go into synchronous reclaim */
2222         cpuset_memory_pressure_bump();
2223         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2224         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2225         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2226         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2227
2228         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2229
2230         current->reclaim_state = NULL;
2231         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2232         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2233
2234         cond_resched();
2235
2236         return progress;
2237 }
2238
2239 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2240 static inline struct page *
2241 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2242         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2243         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2244         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2245 {
2246         struct page *page = NULL;
2247         bool drained = false;
2248
2249         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2250                                                nodemask);
2251         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2252                 return NULL;
2253
2254         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2255         if (NUMA_BUILD)
2256                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2257
2258 retry:
2259         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2260                                         zonelist, high_zoneidx,
2261                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2262                                         preferred_zone, migratetype);
2263
2264         /*
2265          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2266          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2267          */
2268         if (!page && !drained) {
2269                 drain_all_pages();
2270                 drained = true;
2271                 goto retry;
2272         }
2273
2274         return page;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2279  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2280  */
2281 static inline struct page *
2282 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2283         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2284         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2285         int migratetype)
2286 {
2287         struct page *page;
2288
2289         do {
2290                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2291                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2292                         preferred_zone, migratetype);
2293
2294                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2295                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2296         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2297
2298         return page;
2299 }
2300
2301 static inline
2302 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2303                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2304                                                 enum zone_type classzone_idx)
2305 {
2306         struct zoneref *z;
2307         struct zone *zone;
2308
2309         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2310                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2311 }
2312
2313 static inline int
2314 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2315 {
2316         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2317         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2318
2319         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2320         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2321
2322         /*
2323          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2324          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2325          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2326          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2327          */
2328         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2329
2330         if (!wait) {
2331                 /*
2332                  * Not worth trying to allocate harder for
2333                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2334                  */
2335                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2336                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2337                 /*
2338                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2339                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2340                  */
2341                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2342         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2343                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2344
2345         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2346                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2347                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2348                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2349                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2350                 else if (!in_interrupt() &&
2351                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2352                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2353                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2354         }
2355 #ifdef CONFIG_CMA
2356         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2357                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2358 #endif
2359         return alloc_flags;
2360 }
2361
2362 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2363 {
2364         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2365 }
2366
2367 static inline struct page *
2368 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2369         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2370         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2371         int migratetype)
2372 {
2373         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2374         struct page *page = NULL;
2375         int alloc_flags;
2376         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2377         unsigned long did_some_progress;
2378         bool sync_migration = false;
2379         bool deferred_compaction = false;
2380         bool contended_compaction = false;
2381
2382         /*
2383          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2384          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2385          * be using allocators in order of preference for an area that is
2386          * too large.
2387          */
2388         if (order >= MAX_ORDER) {
2389                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2390                 return NULL;
2391         }
2392
2393         /*
2394          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2395          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2396          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2397          * using a larger set of nodes after it has established that the
2398          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2399          * over allocated.
2400          */
2401         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2402                 goto nopage;
2403
2404 restart:
2405         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2406                                         zone_idx(preferred_zone));
2407
2408         /*
2409          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2410          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2411          * to how we want to proceed.
2412          */
2413         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2414
2415         /*
2416          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2417          * cpusets.
2418          */
2419         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2420                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2421                                         &preferred_zone);
2422
2423 rebalance:
2424         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2425         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2426                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2427                         preferred_zone, migratetype);
2428         if (page)
2429                 goto got_pg;
2430
2431         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2432         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2433                 /*
2434                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2435                  * the allocation is high priority and these type of
2436                  * allocations are system rather than user orientated
2437                  */
2438                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2439
2440                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2441                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2442                                 preferred_zone, migratetype);
2443                 if (page) {
2444                         goto got_pg;
2445                 }
2446         }
2447
2448         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2449         if (!wait)
2450                 goto nopage;
2451
2452         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2453         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2454                 goto nopage;
2455
2456         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2457         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2458                 goto nopage;
2459
2460         /*
2461          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2462          * attempts after direct reclaim are synchronous
2463          */
2464         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2465                                         zonelist, high_zoneidx,
2466                                         nodemask,
2467                                         alloc_flags, preferred_zone,
2468                                         migratetype, sync_migration,
2469                                         &contended_compaction,
2470                                         &deferred_compaction,
2471                                         &did_some_progress);
2472         if (page)
2473                 goto got_pg;
2474         sync_migration = true;
2475
2476         /*
2477          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2478          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2479          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2480          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2481          */
2482         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2483             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2484                 goto nopage;
2485
2486         /* Try direct reclaim and then allocating */
2487         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2488                                         zonelist, high_zoneidx,
2489                                         nodemask,
2490                                         alloc_flags, preferred_zone,
2491                                         migratetype, &did_some_progress);
2492         if (page)
2493                 goto got_pg;
2494
2495         /*
2496          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2497          * running out of options and have to consider going OOM
2498          */
2499         if (!did_some_progress) {
2500                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2501                         if (oom_killer_disabled)
2502                                 goto nopage;
2503                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2504                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2505                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2506                                 goto nopage;
2507                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2508                                         zonelist, high_zoneidx,
2509                                         nodemask, preferred_zone,
2510                                         migratetype);
2511                         if (page)
2512                                 goto got_pg;
2513
2514                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2515                                 /*
2516                                  * The oom killer is not called for high-order
2517                                  * allocations that may fail, so if no progress
2518                                  * is being made, there are no other options and
2519                                  * retrying is unlikely to help.
2520                                  */
2521                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2522                                         goto nopage;
2523                                 /*
2524                                  * The oom killer is not called for lowmem
2525                                  * allocations to prevent needlessly killing
2526                                  * innocent tasks.
2527                                  */
2528                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2529                                         goto nopage;
2530                         }
2531
2532                         goto restart;
2533                 }
2534         }
2535
2536         /* Check if we should retry the allocation */
2537         pages_reclaimed += did_some_progress;
2538         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2539                                                 pages_reclaimed)) {
2540                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2541                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2542                 goto rebalance;
2543         } else {
2544                 /*
2545                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2546                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2547                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2548                  */
2549                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2550                                         zonelist, high_zoneidx,
2551                                         nodemask,
2552                                         alloc_flags, preferred_zone,
2553                                         migratetype, sync_migration,
2554                                         &contended_compaction,
2555                                         &deferred_compaction,
2556                                         &did_some_progress);
2557                 if (page)
2558                         goto got_pg;
2559         }
2560
2561 nopage:
2562         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2563         return page;
2564 got_pg:
2565         if (kmemcheck_enabled)
2566                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2567
2568         return page;
2569 }
2570
2571 /*
2572  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2573  */
2574 struct page *
2575 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2576                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2577 {
2578         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2579         struct zone *preferred_zone;
2580         struct page *page = NULL;
2581         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2582         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2583         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2584
2585         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2586
2587         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2588
2589         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2590
2591         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2592                 return NULL;
2593
2594         /*
2595          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2596          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2597          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2598          */
2599         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2600                 return NULL;
2601
2602 retry_cpuset:
2603         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2604
2605         /* The preferred zone is used for statistics later */
2606         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2607                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2608                                 &preferred_zone);
2609         if (!preferred_zone)
2610                 goto out;
2611
2612 #ifdef CONFIG_CMA
2613         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2614                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2615 #endif
2616         /* First allocation attempt */
2617         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2618                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2619                         preferred_zone, migratetype);
2620         if (unlikely(!page))
2621                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2622                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2623                                 preferred_zone, migratetype);
2624
2625         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2626
2627 out:
2628         /*
2629          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2630          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2631          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2632          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2633          */
2634         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2635                 goto retry_cpuset;
2636
2637         return page;
2638 }
2639 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2640
2641 /*
2642  * Common helper functions.
2643  */
2644 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2645 {
2646         struct page *page;
2647
2648         /*
2649          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2650          * a highmem page
2651          */
2652         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2653
2654         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2655         if (!page)
2656                 return 0;
2657         return (unsigned long) page_address(page);
2658 }
2659 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2660
2661 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2662 {
2663         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2664 }
2665 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2666
2667 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2668 {
2669         if (put_page_testzero(page)) {
2670                 if (order == 0)
2671                         free_hot_cold_page(page, 0);
2672                 else
2673                         __free_pages_ok(page, order);
2674         }
2675 }
2676
2677 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2678
2679 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2680 {
2681         if (addr != 0) {
2682                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2683                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2684         }
2685 }
2686
2687 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2688
2689 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2690 {
2691         if (addr) {
2692                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2693                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2694
2695                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2696                 while (used < alloc_end) {
2697                         free_page(used);
2698                         used += PAGE_SIZE;
2699                 }
2700         }
2701         return (void *)addr;
2702 }
2703
2704 /**
2705  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2706  * @size: the number of bytes to allocate
2707  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2708  *
2709  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2710  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2711  * allocate memory in power-of-two pages.
2712  *
2713  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2714  *
2715  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2716  */
2717 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2718 {
2719         unsigned int order = get_order(size);
2720         unsigned long addr;
2721
2722         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2723         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2724 }
2725 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2726
2727 /**
2728  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2729  *                         pages on a node.
2730  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2731  * @size: the number of bytes to allocate
2732  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2733  *
2734  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2735  * back.
2736  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2737  * but is not exact.
2738  */
2739 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2740 {
2741         unsigned order = get_order(size);
2742         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2743         if (!p)
2744                 return NULL;
2745         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2746 }
2747 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2748
2749 /**
2750  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2751  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2752  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2753  *
2754  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2755  */
2756 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2757 {
2758         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2759         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2760
2761         while (addr < end) {
2762                 free_page(addr);
2763                 addr += PAGE_SIZE;
2764         }
2765 }
2766 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2767
2768 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2769 {
2770         struct zoneref *z;
2771         struct zone *zone;
2772
2773         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2774         unsigned int sum = 0;
2775
2776         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2777
2778         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2779                 unsigned long size = zone->present_pages;
2780                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2781                 if (size > high)
2782                         sum += size - high;
2783         }
2784
2785         return sum;
2786 }
2787
2788 /*
2789  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2790  */
2791 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2792 {
2793         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2796
2797 /*
2798  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2799  */
2800 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2801 {
2802         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2803 }
2804
2805 static inline void show_node(struct zone *zone)
2806 {
2807         if (NUMA_BUILD)
2808                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2809 }
2810
2811 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2812 {
2813         val->totalram = totalram_pages;
2814         val->sharedram = 0;
2815         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2816         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2817         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2818         val->freehigh = nr_free_highpages();
2819         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2820 }
2821
2822 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2823
2824 #ifdef CONFIG_NUMA
2825 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2826 {
2827         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2828
2829         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2830         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2831 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2832         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2833         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2834                         NR_FREE_PAGES);
2835 #else
2836         val->totalhigh = 0;
2837         val->freehigh = 0;
2838 #endif
2839         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2840 }
2841 #endif
2842
2843 /*
2844  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2845  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2846  */
2847 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2848 {
2849         bool ret = false;
2850         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2851
2852         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2853                 goto out;
2854
2855         do {
2856                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2857                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2858         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2859 out:
2860         return ret;
2861 }
2862
2863 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2864
2865 /*
2866  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2867  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2868  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2869  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2870  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2871  */
2872 void show_free_areas(unsigned int filter)
2873 {
2874         int cpu;
2875         struct zone *zone;
2876
2877         for_each_populated_zone(zone) {
2878                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2879                         continue;
2880                 show_node(zone);
2881                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2882
2883                 for_each_online_cpu(cpu) {
2884                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2885
2886                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2887
2888                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2889                                cpu, pageset->pcp.high,
2890                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2891                 }
2892         }
2893
2894         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2895                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2896                 " unevictable:%lu"
2897                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2898                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2899                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2900                 " free_cma:%lu\n",
2901                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2902                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2903                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2904                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2905                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2906                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2907                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2908                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2909                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2910                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2911                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2912                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2913                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2914                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2915                 global_page_state(NR_SHMEM),
2916                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2917                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2918                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2919
2920         for_each_populated_zone(zone) {
2921                 int i;
2922
2923                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2924                         continue;
2925                 show_node(zone);
2926                 printk("%s"
2927                         " free:%lukB"
2928                         " min:%lukB"
2929                         " low:%lukB"
2930                         " high:%lukB"
2931                         " active_anon:%lukB"
2932                         " inactive_anon:%lukB"
2933                         " active_file:%lukB"
2934                         " inactive_file:%lukB"
2935                         " unevictable:%lukB"
2936                         " isolated(anon):%lukB"
2937                         " isolated(file):%lukB"
2938                         " present:%lukB"
2939                         " mlocked:%lukB"
2940                         " dirty:%lukB"
2941                         " writeback:%lukB"
2942                         " mapped:%lukB"
2943                         " shmem:%lukB"
2944                         " slab_reclaimable:%lukB"
2945                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2946                         " kernel_stack:%lukB"
2947                         " pagetables:%lukB"
2948                         " unstable:%lukB"
2949                         " bounce:%lukB"
2950                         " free_cma:%lukB"
2951                         " writeback_tmp:%lukB"
2952                         " pages_scanned:%lu"
2953                         " all_unreclaimable? %s"
2954                         "\n",
2955                         zone->name,
2956                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2957                         K(min_wmark_pages(zone)),
2958                         K(low_wmark_pages(zone)),
2959                         K(high_wmark_pages(zone)),
2960                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2961                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2962                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2963                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2964                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2965                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2966                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2967                         K(zone->present_pages),
2968                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2969                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2970                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2971                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2972                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2973                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2974                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2975                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2976                                 THREAD_SIZE / 1024,
2977                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2978                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2979                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2980                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2981                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2982                         zone->pages_scanned,
2983                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2984                         );
2985                 printk("lowmem_reserve[]:");
2986                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2987                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2988                 printk("\n");
2989         }
2990
2991         for_each_populated_zone(zone) {
2992                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2993
2994                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2995                         continue;
2996                 show_node(zone);
2997                 printk("%s: ", zone->name);
2998
2999                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3000                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3001                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3002                         total += nr[order] << order;
3003                 }
3004                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3005                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3006                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3007                 printk("= %lukB\n", K(total));
3008         }
3009
3010         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3011
3012         show_swap_cache_info();
3013 }
3014
3015 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3016 {
3017         zoneref->zone = zone;
3018         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3019 }
3020
3021 /*
3022  * Builds allocation fallback zone lists.
3023  *
3024  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3025  */
3026 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3027                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3028 {
3029         struct zone *zone;
3030
3031         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3032         zone_type++;
3033
3034         do {
3035                 zone_type--;
3036                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3037                 if (populated_zone(zone)) {
3038                         zoneref_set_zone(zone,
3039                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3040                         check_highest_zone(zone_type);
3041                 }
3042
3043         } while (zone_type);
3044         return nr_zones;
3045 }
3046
3047
3048 /*
3049  *  zonelist_order:
3050  *  0 = automatic detection of better ordering.
3051  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3052  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3053  *
3054  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3055  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3056  */
3057 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3058 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3059 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3060
3061 /* zonelist order in the kernel.
3062  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3063  */
3064 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3065 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3066
3067
3068 #ifdef CONFIG_NUMA
3069 /* The value user specified ....changed by config */
3070 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3071 /* string for sysctl */
3072 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3073 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3074
3075 /*
3076  * interface for configure zonelist ordering.
3077  * command line option "numa_zonelist_order"
3078  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3079  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3080  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3081  */
3082
3083 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3084 {
3085         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3086                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3087         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3088                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3089         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3090                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3091         } else {
3092                 printk(KERN_WARNING
3093                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3094                         "%s\n", s);
3095                 return -EINVAL;
3096         }
3097         return 0;
3098 }
3099
3100 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3101 {
3102         int ret;
3103
3104         if (!s)
3105                 return 0;
3106
3107         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3108         if (ret == 0)
3109                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3110
3111         return ret;
3112 }
3113 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3114
3115 /*
3116  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3117  */
3118 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3119                 void __user *buffer, size_t *length,
3120                 loff_t *ppos)
3121 {
3122         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3123         int ret;
3124         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3125
3126         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3127         if (write)
3128                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3129         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3130         if (ret)
3131                 goto out;
3132         if (write) {
3133                 int oldval = user_zonelist_order;
3134                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3135                         /*
3136                          * bogus value.  restore saved string
3137                          */
3138                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3139                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3140                         user_zonelist_order = oldval;
3141                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3142                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3143                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3144                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3145                 }
3146         }
3147 out:
3148         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3149         return ret;
3150 }
3151
3152
3153 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3154 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3155
3156 /**
3157  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3158  * @node: node whose fallback list we're appending
3159  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3160  *
3161  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3162  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3163  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3164  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3165  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3166  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3167  * on them otherwise.
3168  * It returns -1 if no node is found.
3169  */
3170 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3171 {
3172         int n, val;
3173         int min_val = INT_MAX;
3174         int best_node = -1;
3175         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3176
3177         /* Use the local node if we haven't already */
3178         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3179                 node_set(node, *used_node_mask);
3180                 return node;
3181         }
3182
3183         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3184
3185                 /* Don't want a node to appear more than once */
3186                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3187                         continue;
3188
3189                 /* Use the distance array to find the distance */
3190                 val = node_distance(node, n);
3191
3192                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3193                 val += (n < node);
3194
3195                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3196                 tmp = cpumask_of_node(n);
3197                 if (!cpumask_empty(tmp))
3198                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3199
3200                 /* Slight preference for less loaded node */
3201                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3202                 val += node_load[n];
3203
3204                 if (val < min_val) {
3205                         min_val = val;
3206                         best_node = n;
3207                 }
3208         }
3209
3210         if (best_node >= 0)
3211                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3212
3213         return best_node;
3214 }
3215
3216
3217 /*
3218  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3219  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3220  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3221  */
3222 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3223 {
3224         int j;
3225         struct zonelist *zonelist;
3226
3227         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3228         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3229                 ;
3230         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3231                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3232         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3233         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Build gfp_thisnode zonelists
3238  */
3239 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3240 {
3241         int j;
3242         struct zonelist *zonelist;
3243
3244         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3245         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3246         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3247         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3252  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3253  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3254  * may still exist in local DMA zone.
3255  */
3256 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3257
3258 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3259 {
3260         int pos, j, node;
3261         int zone_type;          /* needs to be signed */
3262         struct zone *z;
3263         struct zonelist *zonelist;
3264
3265         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3266         pos = 0;
3267         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3268                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3269                         node = node_order[j];
3270                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3271                         if (populated_zone(z)) {
3272                                 zoneref_set_zone(z,
3273                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3274                                 check_highest_zone(zone_type);
3275                         }
3276                 }
3277         }
3278         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3279         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3280 }
3281
3282 static int default_zonelist_order(void)
3283 {
3284         int nid, zone_type;
3285         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3286         struct zone *z;
3287         int average_size;
3288         /*
3289          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3290          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3291          * into OOM very easily.
3292          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3293          */
3294         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3295         low_kmem_size = 0;
3296         total_size = 0;
3297         for_each_online_node(nid) {
3298                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3299                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3300                         if (populated_zone(z)) {
3301                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3302                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3303                                 total_size += z->present_pages;
3304                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3305                                 /*
3306                                  * If any node has only lowmem, then node order
3307                                  * is preferred to allow kernel allocations
3308                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3309                                  * on other nodes when there is an abundance of
3310                                  * lowmem available to allocate from.
3311                                  */
3312                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3313                         }
3314                 }
3315         }
3316         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3317             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3318                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3319         /*
3320          * look into each node's config.
3321          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3322          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3323          */
3324         average_size = total_size /
3325                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3326         for_each_online_node(nid) {
3327                 low_kmem_size = 0;
3328                 total_size = 0;
3329                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3330                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3331                         if (populated_zone(z)) {
3332                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3333                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3334                                 total_size += z->present_pages;
3335                         }
3336                 }
3337                 if (low_kmem_size &&
3338                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3339                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3340                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3341         }
3342         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3343 }
3344
3345 static void set_zonelist_order(void)
3346 {
3347         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3348                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3349         else
3350                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3351 }
3352
3353 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3354 {
3355         int j, node, load;
3356         enum zone_type i;
3357         nodemask_t used_mask;
3358         int local_node, prev_node;
3359         struct zonelist *zonelist;
3360         int order = current_zonelist_order;
3361
3362         /* initialize zonelists */
3363         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3364                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3365                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3366                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3367         }
3368
3369         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3370         local_node = pgdat->node_id;
3371         load = nr_online_nodes;
3372         prev_node = local_node;
3373         nodes_clear(used_mask);
3374
3375         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3376         j = 0;
3377
3378         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3379                 int distance = node_distance(local_node, node);
3380
3381                 /*
3382                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3383                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3384                  */
3385                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3386                         zone_reclaim_mode = 1;
3387
3388                 /*
3389                  * We don't want to pressure a particular node.
3390                  * So adding penalty to the first node in same
3391                  * distance group to make it round-robin.
3392                  */
3393                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3394                         node_load[node] = load;
3395
3396                 prev_node = node;
3397                 load--;
3398                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3399                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3400                 else
3401                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3402         }
3403
3404         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3405                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3406                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3407         }
3408
3409         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3410 }
3411
3412 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3413 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3414 {
3415         struct zonelist *zonelist;
3416         struct zonelist_cache *zlc;
3417         struct zoneref *z;
3418
3419         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3420         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3421         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3422         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3423                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3424 }
3425
3426 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3427 /*
3428  * Return node id of node used for "local" allocations.
3429  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3430  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3431  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3432  */
3433 int local_memory_node(int node)
3434 {
3435         struct zone *zone;
3436
3437         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3438                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3439                                    NULL,
3440                                    &zone);
3441         return zone->node;
3442 }
3443 #endif
3444
3445 #else   /* CONFIG_NUMA */
3446
3447 static void set_zonelist_order(void)
3448 {
3449         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3450 }
3451
3452 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3453 {
3454         int node, local_node;
3455         enum zone_type j;
3456         struct zonelist *zonelist;
3457
3458         local_node = pgdat->node_id;
3459
3460         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3461         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3462
3463         /*
3464          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3465          * of all the other nodes.
3466          * We don't want to pressure a particular node, so when
3467          * building the zones for node N, we make sure that the
3468          * zones coming right after the local ones are those from
3469          * node N+1 (modulo N)
3470          */
3471         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3472                 if (!node_online(node))
3473                         continue;
3474                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3475                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3476         }
3477         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3478                 if (!node_online(node))
3479                         continue;
3480                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3481                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3482         }
3483
3484         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3485         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3486 }
3487
3488 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3489 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3490 {
3491         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3492 }
3493
3494 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3495
3496 /*
3497  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3498  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3499  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3500  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3501  * with interrupts disabled.
3502  *
3503  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3504  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3505  * hotplugged processors.
3506  *
3507  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3508  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3509  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3510  */
3511 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3512 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3513 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3514
3515 /*
3516  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3517  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3518  */
3519 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3520
3521 /* return values int ....just for stop_machine() */
3522 static int __build_all_zonelists(void *data)
3523 {
3524         int nid;
3525         int cpu;
3526         pg_data_t *self = data;
3527
3528 #ifdef CONFIG_NUMA
3529         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3530 #endif
3531
3532         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3533                 build_zonelists(self);
3534                 build_zonelist_cache(self);
3535         }
3536
3537         for_each_online_node(nid) {
3538                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3539
3540                 build_zonelists(pgdat);
3541                 build_zonelist_cache(pgdat);
3542         }
3543
3544         /*
3545          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3546          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3547          * each zone will be allocated later when the per cpu
3548          * allocator is available.
3549          *
3550          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3551          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3552          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3553          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3554          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3555          * (a chicken-egg dilemma).
3556          */
3557         for_each_possible_cpu(cpu) {
3558                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3559
3560 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3561                 /*
3562                  * We now know the "local memory node" for each node--
3563                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3564                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3565                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3566                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3567                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3568                  */
3569                 if (cpu_online(cpu))
3570                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3571 #endif
3572         }
3573
3574         return 0;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Called with zonelists_mutex held always
3579  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3580  */
3581 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3582 {
3583         set_zonelist_order();
3584
3585         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3586                 __build_all_zonelists(NULL);
3587                 mminit_verify_zonelist();
3588                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3589         } else {
3590                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3591                    of zonelist */
3592 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3593                 if (zone)
3594                         setup_zone_pageset(zone);
3595 #endif
3596                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3597                 /* cpuset refresh routine should be here */
3598         }
3599         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3600         /*
3601          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3602          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3603          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3604          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3605          * disabled and enable it later
3606          */
3607         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3608                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3609         else
3610                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3611
3612         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3613                 "Total pages: %ld\n",
3614                         nr_online_nodes,
3615                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3616                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3617                         vm_total_pages);
3618 #ifdef CONFIG_NUMA
3619         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3620 #endif
3621 }
3622
3623 /*
3624  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3625  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3626  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3627  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3628  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3629  * conservative, even though it seems large.
3630  *
3631  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3632  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3633  */
3634 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3635
3636 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3637 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3638 {
3639         unsigned long size = 1;
3640
3641         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3642
3643         while (size < pages)
3644                 size <<= 1;
3645
3646         /*
3647          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3648          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3649          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3650          */
3651         size = min(size, 4096UL);
3652
3653         return max(size, 4UL);
3654 }
3655 #else
3656 /*
3657  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3658  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3659  *
3660  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3661  *
3662  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3663  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3664  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3665  *
3666  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3667  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3668  *
3669  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3670  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3671  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3672  */
3673 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3674 {
3675         return 4096UL;
3676 }
3677 #endif
3678
3679 /*
3680  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3681  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3682  * hash function before the remainder is taken.
3683  */
3684 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3685 {
3686         return ffz(~size);
3687 }
3688
3689 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3690
3691 /*
3692  * Check if a pageblock contains reserved pages
3693  */
3694 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3695 {
3696         unsigned long pfn;
3697
3698         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3699                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3700                         return 1;
3701         }
3702         return 0;
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3707  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3708  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3709  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3710  * blocks as reclaim kicks in
3711  */
3712 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3713 {
3714         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3715         struct page *page;
3716         unsigned long block_migratetype;
3717         int reserve;
3718
3719         /*
3720          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3721          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3722          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3723          * the block.
3724          */
3725         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3726         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3727         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3728         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3729                                                         pageblock_order;
3730
3731         /*
3732          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3733          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3734          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3735          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3736          * future allocation of hugepages at runtime.
3737          */
3738         reserve = min(2, reserve);
3739
3740         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3741                 if (!pfn_valid(pfn))
3742                         continue;
3743                 page = pfn_to_page(pfn);
3744
3745                 /* Watch out for overlapping nodes */
3746                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3747                         continue;
3748
3749                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3750
3751                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3752                 if (reserve > 0) {
3753                         /*
3754                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3755                          * them.
3756                          */
3757                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3758                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3759                                 continue;
3760
3761                         /* If this block is reserved, account for it */
3762                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3763                                 reserve--;
3764                                 continue;
3765                         }
3766
3767                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3768                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3769                                 set_pageblock_migratetype(page,
3770                                                         MIGRATE_RESERVE);
3771                                 move_freepages_block(zone, page,
3772                                                         MIGRATE_RESERVE);
3773                                 reserve--;
3774                                 continue;
3775                         }
3776                 }
3777
3778                 /*
3779                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3780                  * take it back
3781                  */
3782                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3783                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3784                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3785                 }
3786         }
3787 }
3788
3789 /*
3790  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3791  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3792  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3793  */
3794 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3795                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3796 {
3797         struct page *page;
3798         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3799         unsigned long pfn;
3800         struct zone *z;
3801
3802         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3803                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3804
3805         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3806         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3807                 /*
3808                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3809                  * handed to this function.  They do not
3810                  * exist on hotplugged memory.
3811                  */
3812                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3813                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3814                                 continue;
3815                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3816                                 continue;
3817                 }
3818                 page = pfn_to_page(pfn);
3819                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3820                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3821                 init_page_count(page);
3822                 reset_page_mapcount(page);
3823                 SetPageReserved(page);
3824                 /*
3825                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3826                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3827                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3828                  * the address space during boot when many long-lived
3829                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3830                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3831                  * setup_zone_migrate_reserve()
3832                  *
3833                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3834                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3835                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3836                  * pfn out of zone.
3837                  */
3838                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3839                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3840                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3841                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3842
3843                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3844 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3845                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3846                 if (!is_highmem_idx(zone))
3847                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3848 #endif
3849         }
3850 }
3851
3852 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3853 {
3854         int order, t;
3855         for_each_migratetype_order(order, t) {
3856                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3857                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3858         }
3859 }
3860
3861 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3862 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3863         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3864 #endif
3865
3866 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3867 {
3868 #ifdef CONFIG_MMU
3869         int batch;
3870
3871         /*
3872          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3873          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3874          *
3875          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3876          */
3877         batch = zone->present_pages / 1024;
3878         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3879                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3880         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3881         if (batch < 1)
3882                 batch = 1;
3883
3884         /*
3885          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3886          * of 2 value was found to be more likely to have
3887          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3888          *
3889          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3890          * batches of pages, one task can end up with a lot
3891          * of pages of one half of the possible page colors
3892          * and the other with pages of the other colors.
3893          */
3894         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3895
3896         return batch;
3897
3898 #else
3899         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3900          * conditions.
3901          *
3902          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3903          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3904          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3905          *
3906          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3907          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3908          * can be a significant delay between the individual batches being
3909          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3910          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3911          */
3912         return 0;
3913 #endif
3914 }
3915
3916 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3917 {
3918         struct per_cpu_pages *pcp;
3919         int migratetype;
3920
3921         memset(p, 0, sizeof(*p));
3922
3923         pcp = &p->pcp;
3924         pcp->count = 0;
3925         pcp->high = 6 * batch;
3926         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3927         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3928                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3929 }
3930
3931 /*
3932  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3933  * to the value high for the pageset p.
3934  */
3935
3936 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3937                                 unsigned long high)
3938 {
3939         struct per_cpu_pages *pcp;
3940
3941         pcp = &p->pcp;
3942         pcp->high = high;
3943         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3944         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3945                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3946 }
3947
3948 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3949 {
3950         int cpu;
3951
3952         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3953
3954         for_each_possible_cpu(cpu) {
3955                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3956
3957                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3958
3959                 if (percpu_pagelist_fraction)
3960                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3961                                 (zone->present_pages /
3962                                         percpu_pagelist_fraction));
3963         }
3964 }
3965
3966 /*
3967  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3968  * Before this call only boot pagesets were available.
3969  */
3970 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3971 {
3972         struct zone *zone;
3973
3974         for_each_populated_zone(zone)
3975                 setup_zone_pageset(zone);
3976 }
3977
3978 static noinline __init_refok
3979 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3980 {
3981         int i;
3982         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3983         size_t alloc_size;
3984
3985         /*
3986          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3987          * per zone.
3988          */
3989         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3990                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3991         zone->wait_table_bits =
3992                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3993         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3994                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3995
3996         if (!slab_is_available()) {
3997                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3998                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3999         } else {
4000                 /*
4001                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4002                  * via memory hot-add.
4003                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4004                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4005                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4006                  * node itself as well.
4007                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4008                  * necessary.
4009                  */
4010                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4011         }
4012         if (!zone->wait_table)
4013                 return -ENOMEM;
4014
4015         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4016                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4017
4018         return 0;
4019 }
4020
4021 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4022 {
4023         /*
4024          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4025          * relies on the ability of the linker to provide the
4026          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4027          */
4028         zone->pageset = &boot_pageset;
4029
4030         if (zone->present_pages)
4031                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4032                         zone->name, zone->present_pages,
4033                                          zone_batchsize(zone));
4034 }
4035
4036 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4037                                         unsigned long zone_start_pfn,
4038                                         unsigned long size,
4039                                         enum memmap_context context)
4040 {
4041         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4042         int ret;
4043         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4044         if (ret)
4045                 return ret;
4046         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4047
4048         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4049
4050         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4051                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4052                         pgdat->node_id,
4053                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4054                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4055
4056         zone_init_free_lists(zone);
4057
4058         return 0;
4059 }
4060
4061 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4062 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4063 /*
4064  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4065  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4066  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4067  * alternative
4068  */
4069 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4070 {
4071         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4072         int i, nid;
4073
4074         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4075                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4076                         return nid;
4077         /* This is a memory hole */
4078         return -1;
4079 }
4080 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4081
4082 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4083 {
4084         int nid;
4085
4086         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4087         if (nid >= 0)
4088                 return nid;
4089         /* just returns 0 */
4090         return 0;
4091 }
4092
4093 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4094 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4095 {
4096         int nid;
4097
4098         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4099         if (nid >= 0 && nid != node)
4100                 return false;
4101         return true;
4102 }
4103 #endif
4104
4105 /**
4106  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4107  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4108  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4109  *
4110  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4111  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4112  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4113  */
4114 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4115 {
4116         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4117         int i, this_nid;
4118
4119         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4120                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4121                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4122
4123                 if (start_pfn < end_pfn)
4124                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4125                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4126                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4127         }
4128 }
4129
4130 /**
4131  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4132  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4133  *
4134  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4135  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4136  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4137  */
4138 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4139 {
4140         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4141         int i, this_nid;
4142
4143         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4144                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4145 }
4146
4147 /**
4148  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4149  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4150  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4151  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4152  *
4153  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4154  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4155  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4156  * PFNs will be 0.
4157  */
4158 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4159                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4160 {
4161         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4162         int i;
4163
4164         *start_pfn = -1UL;
4165         *end_pfn = 0;
4166
4167         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4168                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4169                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4170         }
4171
4172         if (*start_pfn == -1UL)
4173                 *start_pfn = 0;
4174 }
4175
4176 /*
4177  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4178  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4179  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4180  */
4181 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4182 {
4183         int zone_index;
4184         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4185                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4186                         continue;
4187
4188                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4189                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4190                         break;
4191         }
4192
4193         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4194         movable_zone = zone_index;
4195 }
4196
4197 /*
4198  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4199  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4200  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4201  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4202  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4203  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4204  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4205  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4206  */
4207 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4208                                         unsigned long zone_type,
4209                                         unsigned long node_start_pfn,
4210                                         unsigned long node_end_pfn,
4211                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4212                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4213 {
4214         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4215         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4216                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4217                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4218                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4219                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4220                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4221
4222                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4223                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4224                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4225                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4226
4227                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4228                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4229                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4230         }
4231 }
4232
4233 /*
4234  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4235  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4236  */
4237 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4238                                         unsigned long zone_type,
4239                                         unsigned long *ignored)
4240 {
4241         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4242         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4243
4244         /* Get the start and end of the node and zone */
4245         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4246         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4247         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4248         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4249                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4250                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4251
4252         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4253         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4254                 return 0;
4255
4256         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4257         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4258         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4259
4260         /* Return the spanned pages */
4261         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4266  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4267  */
4268 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4269                                 unsigned long range_start_pfn,
4270                                 unsigned long range_end_pfn)
4271 {
4272         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4273         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4274         int i;
4275
4276         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4277                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4278                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4279                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4280         }
4281         return nr_absent;
4282 }
4283
4284 /**
4285  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4286  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4287  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4288  *
4289  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4290  */
4291 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4292                                                         unsigned long end_pfn)
4293 {
4294         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4295 }
4296
4297 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4298 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4299                                         unsigned long zone_type,
4300                                         unsigned long *ignored)
4301 {
4302         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4303         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4304         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4305         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4306
4307         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4308         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4309         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4310
4311         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4312                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4313                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4314         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4315 }
4316
4317 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4318 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4319                                         unsigned long zone_type,
4320                                         unsigned long *zones_size)
4321 {
4322         return zones_size[zone_type];
4323 }
4324
4325 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4326                                                 unsigned long zone_type,
4327                                                 unsigned long *zholes_size)
4328 {
4329         if (!zholes_size)
4330                 return 0;
4331
4332         return zholes_size[zone_type];
4333 }
4334
4335 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4336
4337 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4338                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4339 {
4340         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4341         enum zone_type i;
4342
4343         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4344                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4345                                                                 zones_size);
4346         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4347
4348         realtotalpages = totalpages;
4349         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4350                 realtotalpages -=
4351                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4352                                                                 zholes_size);
4353         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4354         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4355                                                         realtotalpages);
4356 }
4357
4358 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4359 /*
4360  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4361  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4362  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4363  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4364  * bytes.
4365  */
4366 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4367 {
4368         unsigned long usemapsize;
4369
4370         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4371         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4372         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4373         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4374
4375         return usemapsize / 8;
4376 }
4377
4378 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4379                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4380 {
4381         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4382         zone->pageblock_flags = NULL;
4383         if (usemapsize)
4384                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4385                                                                    usemapsize);
4386 }
4387 #else
4388 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4389                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4390 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4391
4392 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4393
4394 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4395 void __init set_pageblock_order(void)
4396 {
4397         unsigned int order;
4398
4399         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4400         if (pageblock_order)
4401                 return;
4402
4403         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4404                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4405         else
4406                 order = MAX_ORDER - 1;
4407
4408         /*
4409          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4410          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4411          * powerpc.
4412          */
4413         pageblock_order = order;
4414 }
4415 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4416
4417 /*
4418  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4419  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4420  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4421  * the kernel config
4422  */
4423 void __init set_pageblock_order(void)
4424 {
4425 }
4426
4427 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4428
4429 /*
4430  * Set up the zone data structures:
4431  *   - mark all pages reserved
4432  *   - mark all memory queues empty
4433  *   - clear the memory bitmaps
4434  *
4435  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4436  */
4437 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4438                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4439 {
4440         enum zone_type j;
4441         int nid = pgdat->node_id;
4442         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4443         int ret;
4444
4445         pgdat_resize_init(pgdat);
4446         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4447         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4448         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4449
4450         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4451                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4452                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4453
4454                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4455                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4456                                                                 zholes_size);
4457
4458                 /*
4459                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4460                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4461                  * and per-cpu initialisations
4462                  */
4463                 memmap_pages =
4464                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4465                 if (realsize >= memmap_pages) {
4466                         realsize -= memmap_pages;
4467                         if (memmap_pages)
4468                                 printk(KERN_DEBUG
4469                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4470                                        zone_names[j], memmap_pages);
4471                 } else
4472                         printk(KERN_WARNING
4473                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4474                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4475
4476                 /* Account for reserved pages */
4477                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4478                         realsize -= dma_reserve;
4479                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4480                                         zone_names[0], dma_reserve);
4481                 }
4482
4483                 if (!is_highmem_idx(j))
4484                         nr_kernel_pages += realsize;
4485                 nr_all_pages += realsize;
4486
4487                 zone->spanned_pages = size;
4488                 zone->present_pages = realsize;
4489 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4490                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4491                                                 zone->spanned_pages;
4492                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4493 #endif
4494 #ifdef CONFIG_NUMA
4495                 zone->node = nid;
4496                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4497                                                 / 100;
4498                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4499 #endif
4500                 zone->name = zone_names[j];
4501                 spin_lock_init(&zone->lock);
4502                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4503                 zone_seqlock_init(zone);
4504                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4505
4506                 zone_pcp_init(zone);
4507                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4508                 if (!size)
4509                         continue;
4510
4511                 set_pageblock_order();
4512                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4513                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4514                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4515                 BUG_ON(ret);
4516                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4517                 zone_start_pfn += size;
4518         }
4519 }
4520
4521 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4522 {
4523         /* Skip empty nodes */
4524         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4525                 return;
4526
4527 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4528         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4529         if (!pgdat->node_mem_map) {
4530                 unsigned long size, start, end;
4531                 struct page *map;
4532
4533                 /*
4534                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4535                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4536                  * for the buddy allocator to function correctly.
4537                  */
4538                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4539                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4540                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4541                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4542                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4543                 if (!map)
4544                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4545                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4546         }
4547 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4548         /*
4549          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4550          */
4551         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4552                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4553 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4554                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4555                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4556 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4557         }
4558 #endif
4559 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4560 }
4561
4562 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4563                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4564 {
4565         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4566
4567         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4568         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4569
4570         pgdat->node_id = nid;
4571         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4572         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4573
4574         alloc_node_mem_map(pgdat);
4575 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4576         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4577                 nid, (unsigned long)pgdat,
4578                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4579 #endif
4580
4581         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4582 }
4583
4584 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4585
4586 #if MAX_NUMNODES > 1
4587 /*
4588  * Figure out the number of possible node ids.
4589  */
4590 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4591 {
4592         unsigned int node;
4593         unsigned int highest = 0;
4594
4595         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4596                 highest = node;
4597         nr_node_ids = highest + 1;
4598 }
4599 #else
4600 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4601 {
4602 }
4603 #endif
4604
4605 /**
4606  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4607  *
4608  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4609  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4610  * all the nodes.
4611  *
4612  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4613  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4614  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4615  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4616  *
4617  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4618  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4619  * populated node map.
4620  *
4621  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4622  * requirement (single node).
4623  */
4624 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4625 {
4626         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4627         unsigned long start, end, mask;
4628         int last_nid = -1;
4629         int i, nid;
4630
4631         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4632                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4633                         last_nid = nid;
4634                         last_end = end;
4635                         continue;
4636                 }
4637
4638                 /*
4639                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4640                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4641                  * too coarse to separate the current node from the last.
4642                  */
4643                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4644                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4645                         mask <<= 1;
4646
4647                 /* accumulate all internode masks */
4648                 accl_mask |= mask;
4649         }
4650
4651         /* convert mask to number of pages */
4652         return ~accl_mask + 1;
4653 }
4654
4655 /* Find the lowest pfn for a node */
4656 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4657 {
4658         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4659         unsigned long start_pfn;
4660         int i;
4661
4662         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4663                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4664
4665         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4666                 printk(KERN_WARNING
4667                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4668                 return 0;
4669         }
4670
4671         return min_pfn;
4672 }
4673
4674 /**
4675  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4676  *
4677  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4678  * add_active_range().
4679  */
4680 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4681 {
4682         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4683 }
4684
4685 /*
4686  * early_calculate_totalpages()
4687  * Sum pages in active regions for movable zone.
4688  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4689  */
4690 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4691 {
4692         unsigned long totalpages = 0;
4693         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4694         int i, nid;
4695
4696         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4697                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4698
4699                 totalpages += pages;
4700                 if (pages)
4701                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4702         }
4703         return totalpages;
4704 }
4705
4706 /*
4707  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4708  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4709  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4710  * others
4711  */
4712 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4713 {
4714         int i, nid;
4715         unsigned long usable_startpfn;
4716         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4717         /* save the state before borrow the nodemask */
4718         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4719         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4720         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4721
4722         /*
4723          * If movablecore was specified, calculate what size of
4724          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4725          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4726          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4727          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4728          * what movablecore would have allowed.
4729          */
4730         if (required_movablecore) {
4731                 unsigned long corepages;
4732
4733                 /*
4734                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4735                  * was requested by the user
4736                  */
4737                 required_movablecore =
4738                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4739                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4740
4741                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4742         }
4743
4744         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4745         if (!required_kernelcore)
4746                 goto out;
4747
4748         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4749         find_usable_zone_for_movable();
4750         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4751
4752 restart:
4753         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4754         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4755         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4756                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4757
4758                 /*
4759                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4760                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4761                  * amount of memory for the kernel
4762                  */
4763                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4764                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4765
4766                 /*
4767                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4768                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4769                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4770                  */
4771                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4772
4773                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4774                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4775                         unsigned long size_pages;
4776
4777                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4778                         if (start_pfn >= end_pfn)
4779                                 continue;
4780
4781                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4782                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4783                                 unsigned long kernel_pages;
4784                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4785                                                                 - start_pfn;
4786
4787                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4788                                                         kernelcore_remaining);
4789                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4790                                                         required_kernelcore);
4791
4792                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4793                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4794
4795                                         /*
4796                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4797                                          * that if we have to rebalance
4798                                          * kernelcore across nodes, we will
4799                                          * not double account here
4800                                          */
4801                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4802                                         continue;
4803                                 }
4804                                 start_pfn = usable_startpfn;
4805                         }
4806
4807                         /*
4808                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4809                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4810                          * number of pages used as kernelcore
4811                          */
4812                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4813                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4814                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4815                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4816
4817                         /*
4818                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4819                          * break if the kernelcore for this node has been
4820                          * satisified
4821                          */
4822                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4823                                                                 size_pages);
4824                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4825                         if (!kernelcore_remaining)
4826                                 break;
4827                 }
4828         }
4829
4830         /*
4831          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4832          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4833          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4834          * satisified
4835          */
4836         usable_nodes--;
4837         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4838                 goto restart;
4839
4840         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4841         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4842                 zone_movable_pfn[nid] =
4843                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4844
4845 out:
4846         /* restore the node_state */
4847         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4848 }
4849
4850 /* Any regular memory on that node ? */
4851 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4852 {
4853 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4854         enum zone_type zone_type;
4855
4856         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4857                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4858                 if (zone->present_pages) {
4859                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4860                         break;
4861                 }
4862         }
4863 #endif
4864 }
4865
4866 /**
4867  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4868  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4869  *
4870  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4871  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4872  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4873  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4874  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4875  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4876  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4877  * at arch_max_dma_pfn.
4878  */
4879 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4880 {
4881         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4882         int i, nid;
4883
4884         /* Record where the zone boundaries are */
4885         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4886                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4887         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4888                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4889         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4890         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4891         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4892                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4893                         continue;
4894                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4895                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4896                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4897                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4898         }
4899         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4900         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4901
4902         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4903         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4904         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4905
4906         /* Print out the zone ranges */
4907         printk("Zone ranges:\n");
4908         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4909                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4910                         continue;
4911                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4912                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4913                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4914                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4915                 else
4916                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4917                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4918                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4919                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4920         }
4921
4922         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4923         printk("Movable zone start for each node\n");
4924         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4925                 if (zone_movable_pfn[i])
4926                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4927                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4928         }
4929
4930         /* Print out the early_node_map[] */
4931         printk("Early memory node ranges\n");
4932         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4933                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4934                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4935
4936         /* Initialise every node */
4937         mminit_verify_pageflags_layout();
4938         setup_nr_node_ids();
4939         for_each_online_node(nid) {
4940                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4941                 free_area_init_node(nid, NULL,
4942                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4943
4944                 /* Any memory on that node */
4945                 if (pgdat->node_present_pages)
4946                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4947                 check_for_regular_memory(pgdat);
4948         }
4949 }
4950
4951 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4952 {
4953         unsigned long long coremem;
4954         if (!p)
4955                 return -EINVAL;
4956
4957         coremem = memparse(p, &p);
4958         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4959
4960         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4961         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4962
4963         return 0;
4964 }
4965
4966 /*
4967  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4968  * cannot be reclaimed or migrated.
4969  */
4970 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4971 {
4972         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4973 }
4974
4975 /*
4976  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4977  * can be reclaimed or migrated.
4978  */
4979 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4980 {
4981         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4982 }
4983
4984 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4985 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4986
4987 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4988
4989 /**
4990  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4991  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4992  *
4993  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4994  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4995  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4996  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4997  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4998  * smaller per-cpu batchsize.
4999  */
5000 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5001 {
5002         dma_reserve = new_dma_reserve;
5003 }
5004
5005 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5006 {
5007         free_area_init_node(0, zones_size,
5008                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5009 }
5010
5011 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5012                                  unsigned long action, void *hcpu)
5013 {
5014         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5015
5016         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5017                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5018                 drain_pages(cpu);
5019
5020                 /*
5021                  * Spill the event counters of the dead processor
5022                  * into the current processors event counters.
5023                  * This artificially elevates the count of the current
5024                  * processor.
5025                  */
5026                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5027
5028                 /*
5029                  * Zero the differential counters of the dead processor
5030                  * so that the vm statistics are consistent.
5031                  *
5032                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5033                  * race with what we are doing.
5034                  */
5035                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5036         }
5037         return NOTIFY_OK;
5038 }
5039
5040 void __init page_alloc_init(void)
5041 {
5042         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5043 }
5044
5045 /*
5046  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5047  *      or min_free_kbytes changes.
5048  */
5049 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5050 {
5051         struct pglist_data *pgdat;
5052         unsigned long reserve_pages = 0;
5053         enum zone_type i, j;
5054
5055         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5056                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5057                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5058                         unsigned long max = 0;
5059
5060                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5061                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5062                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5063                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5064                         }
5065
5066                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5067                         max += high_wmark_pages(zone);
5068
5069                         if (max > zone->present_pages)
5070                                 max = zone->present_pages;
5071                         reserve_pages += max;
5072                         /*
5073                          * Lowmem reserves are not available to
5074                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5075                          * kswapd tries to balance zones to their high
5076                          * watermark.  As a result, neither should be
5077                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5078                          * situation where reclaim has to clean pages
5079                          * in order to balance the zones.
5080                          */
5081                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5082                 }
5083         }
5084         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5085         totalreserve_pages = reserve_pages;
5086 }
5087
5088 /*
5089  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5090  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5091  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5092  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5093  */
5094 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5095 {
5096         struct pglist_data *pgdat;
5097         enum zone_type j, idx;
5098
5099         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5100                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5101                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5102                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5103
5104                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5105
5106                         idx = j;
5107                         while (idx) {
5108                                 struct zone *lower_zone;
5109
5110                                 idx--;
5111
5112                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5113                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5114
5115                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5116                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5117                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5118                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5119                         }
5120                 }
5121         }
5122
5123         /* update totalreserve_pages */
5124         calculate_totalreserve_pages();
5125 }
5126
5127 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5128 {
5129         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5130         unsigned long lowmem_pages = 0;
5131         struct zone *zone;
5132         unsigned long flags;
5133
5134         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5135         for_each_zone(zone) {
5136                 if (!is_highmem(zone))
5137                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5138         }
5139
5140         for_each_zone(zone) {
5141                 u64 tmp;
5142
5143                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5144                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5145                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5146                 if (is_highmem(zone)) {
5147                         /*
5148                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5149                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5150                          * value here.
5151                          *
5152                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5153                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5154                          * not be capped for highmem.
5155                          */
5156                         int min_pages;
5157
5158                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5159                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5160                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5161                         if (min_pages > 128)
5162                                 min_pages = 128;
5163                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5164                 } else {
5165                         /*
5166                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5167                          * proportionate to the zone's size.
5168                          */
5169                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5170                 }
5171
5172                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5173                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5174
5175                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5176                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5177                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5178
5179                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5180                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5181         }
5182
5183         /* update totalreserve_pages */
5184         calculate_totalreserve_pages();
5185 }
5186
5187 /**
5188  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5189  * or when memory is hot-{added|removed}
5190  *
5191  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5192  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5193  */
5194 void setup_per_zone_wmarks(void)
5195 {
5196         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5197         __setup_per_zone_wmarks();
5198         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5199 }
5200
5201 /*
5202  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5203  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5204  * to be referenced again before it is swapped out.
5205  *
5206  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5207  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5208  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5209  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5210  *
5211  * total     target    max
5212  * memory    ratio     inactive anon
5213  * -------------------------------------
5214  *   10MB       1         5MB
5215  *  100MB       1        50MB
5216  *    1GB       3       250MB
5217  *   10GB      10       0.9GB
5218  *  100GB      31         3GB
5219  *    1TB     101        10GB
5220  *   10TB     320        32GB
5221  */
5222 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5223 {
5224         unsigned int gb, ratio;
5225
5226         /* Zone size in gigabytes */
5227         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5228         if (gb)
5229                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5230         else
5231                 ratio = 1;
5232
5233         zone->inactive_ratio = ratio;
5234 }
5235
5236 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5237 {
5238         struct zone *zone;
5239
5240         for_each_zone(zone)
5241                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5242 }
5243
5244 /*
5245  * Initialise min_free_kbytes.
5246  *
5247  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5248  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5249  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5250  *
5251  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5252  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5253  *
5254  * which yields
5255  *
5256  * 16MB:        512k
5257  * 32MB:        724k
5258  * 64MB:        1024k
5259  * 128MB:       1448k
5260  * 256MB:       2048k
5261  * 512MB:       2896k
5262  * 1024MB:      4096k
5263  * 2048MB:      5792k
5264  * 4096MB:      8192k
5265  * 8192MB:      11584k
5266  * 16384MB:     16384k
5267  */
5268 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5269 {
5270         unsigned long lowmem_kbytes;
5271
5272         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5273
5274         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5275         if (min_free_kbytes < 128)
5276                 min_free_kbytes = 128;
5277         if (min_free_kbytes > 65536)
5278                 min_free_kbytes = 65536;
5279         setup_per_zone_wmarks();
5280         refresh_zone_stat_thresholds();
5281         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5282         setup_per_zone_inactive_ratio();
5283         return 0;
5284 }
5285 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5286
5287 /*
5288  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5289  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5290  *      changes.
5291  */
5292 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5293         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5294 {
5295         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5296         if (write)
5297                 setup_per_zone_wmarks();
5298         return 0;
5299 }
5300
5301 #ifdef CONFIG_NUMA
5302 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5303         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5304 {
5305         struct zone *zone;
5306         int rc;
5307
5308         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5309         if (rc)
5310                 return rc;
5311
5312         for_each_zone(zone)
5313                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5314                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5315         return 0;
5316 }
5317
5318 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5319         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5320 {
5321         struct zone *zone;
5322         int rc;
5323
5324         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5325         if (rc)
5326                 return rc;
5327
5328         for_each_zone(zone)
5329                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5330                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5331         return 0;
5332 }
5333 #endif
5334
5335 /*
5336  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5337  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5338  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5339  *
5340  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5341  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5342  * if in function of the boot time zone sizes.
5343  */
5344 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5345         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5346 {
5347         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5348         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5349         return 0;
5350 }
5351
5352 /*
5353  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5354  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5355  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5356  */
5357
5358 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5359         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5360 {
5361         struct zone *zone;
5362         unsigned int cpu;
5363         int ret;
5364
5365         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5366         if (!write || (ret < 0))
5367                 return ret;
5368         for_each_populated_zone(zone) {
5369                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5370                         unsigned long  high;
5371                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5372                         setup_pagelist_highmark(
5373                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5374                 }
5375         }
5376         return 0;
5377 }
5378
5379 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5380
5381 #ifdef CONFIG_NUMA
5382 static int __init set_hashdist(char *str)
5383 {
5384         if (!str)
5385                 return 0;
5386         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5387         return 1;
5388 }
5389 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5390 #endif
5391
5392 /*
5393  * allocate a large system hash table from bootmem
5394  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5395  *   quantity of entries
5396  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5397  */
5398 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5399                                      unsigned long bucketsize,
5400                                      unsigned long numentries,
5401                                      int scale,
5402                                      int flags,
5403                                      unsigned int *_hash_shift,
5404                                      unsigned int *_hash_mask,
5405                                      unsigned long low_limit,
5406                                      unsigned long high_limit)
5407 {
5408         unsigned long long max = high_limit;
5409         unsigned long log2qty, size;
5410         void *table = NULL;
5411
5412         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5413         if (!numentries) {
5414                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5415                 numentries = nr_kernel_pages;
5416                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5417                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5418                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5419
5420                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5421                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5422                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5423                 else
5424                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5425
5426                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5427                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5428                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5429                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5430                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5431                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5432                                 BUG_ON(!numentries);
5433                         }
5434                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5435                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5436         }
5437         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5438
5439         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5440         if (max == 0) {
5441                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5442                 do_div(max, bucketsize);
5443         }
5444         max = min(max, 0x80000000ULL);
5445
5446         if (numentries < low_limit)
5447                 numentries = low_limit;
5448         if (numentries > max)
5449                 numentries = max;
5450
5451         log2qty = ilog2(numentries);
5452
5453         do {
5454                 size = bucketsize << log2qty;
5455                 if (flags & HASH_EARLY)
5456                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5457                 else if (hashdist)
5458                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5459                 else {
5460                         /*
5461                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5462                          * some pages at the end of hash table which
5463                          * alloc_pages_exact() automatically does
5464                          */
5465                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5466                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5467                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5468                         }
5469                 }
5470         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5471
5472         if (!table)
5473                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5474
5475         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5476                tablename,
5477                (1UL << log2qty),
5478                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5479                size);
5480
5481         if (_hash_shift)
5482                 *_hash_shift = log2qty;
5483         if (_hash_mask)
5484                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5485
5486         return table;
5487 }
5488
5489 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5490 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5491                                                         unsigned long pfn)
5492 {
5493 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5494         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5495 #else
5496         return zone->pageblock_flags;
5497 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5498 }
5499
5500 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5501 {
5502 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5503         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5504         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5505 #else
5506         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5507         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5508 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5509 }
5510
5511 /**
5512  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5513  * @page: The page within the block of interest
5514  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5515  * @end_bitidx: The last bit of interest
5516  * returns pageblock_bits flags
5517  */
5518 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5519                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5520 {
5521         struct zone *zone;
5522         unsigned long *bitmap;
5523         unsigned long pfn, bitidx;
5524         unsigned long flags = 0;
5525         unsigned long value = 1;
5526
5527         zone = page_zone(page);
5528         pfn = page_to_pfn(page);
5529         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5530         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5531
5532         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5533                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5534                         flags |= value;
5535
5536         return flags;
5537 }
5538
5539 /**
5540  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5541  * @page: The page within the block of interest
5542  * @start_bitidx: The first bit of interest
5543  * @end_bitidx: The last bit of interest
5544  * @flags: The flags to set
5545  */
5546 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5547                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5548 {
5549         struct zone *zone;
5550         unsigned long *bitmap;
5551         unsigned long pfn, bitidx;
5552         unsigned long value = 1;
5553
5554         zone = page_zone(page);
5555         pfn = page_to_pfn(page);
5556         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5557         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5558         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5559         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5560
5561         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5562                 if (flags & value)
5563                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5564                 else
5565                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5566 }
5567
5568 /*
5569  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5570  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5571  *
5572  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5573  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5574  * expect this function should be exact.
5575  */
5576 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5577 {
5578         unsigned long pfn, iter, found;
5579         int mt;
5580
5581         /*
5582          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5583          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5584          */
5585         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5586                 return false;
5587         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5588         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5589                 return false;
5590
5591         pfn = page_to_pfn(page);
5592         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5593                 unsigned long check = pfn + iter;
5594
5595                 if (!pfn_valid_within(check))
5596                         continue;
5597
5598                 page = pfn_to_page(check);
5599                 /*
5600                  * We can't use page_count without pin a page
5601                  * because another CPU can free compound page.
5602                  * This check already skips compound tails of THP
5603                  * because their page->_count is zero at all time.
5604                  */
5605                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5606                         if (PageBuddy(page))
5607                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5608                         continue;
5609                 }
5610
5611                 if (!PageLRU(page))
5612                         found++;
5613                 /*
5614                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5615                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5616                  * and it still to be fixed.
5617                  */
5618                 /*
5619                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5620                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5621                  *
5622                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5623                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5624                  * page at boot.
5625                  */
5626                 if (found > count)
5627                         return true;
5628         }
5629         return false;
5630 }
5631
5632 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5633 {
5634         struct zone *zone;
5635         unsigned long pfn;
5636
5637         /*
5638          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5639          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5640          * the zone but still within the section.
5641          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5642          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5643          */
5644         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5645                 return false;
5646
5647         zone = page_zone(page);
5648         pfn = page_to_pfn(page);
5649         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5650                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5651                 return false;
5652
5653         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5654 }
5655
5656 #ifdef CONFIG_CMA
5657
5658 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5659 {
5660         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5661                              pageblock_nr_pages) - 1);
5662 }
5663
5664 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5665 {
5666         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5667                                 pageblock_nr_pages));
5668 }
5669
5670 static struct page *
5671 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5672                              int **resultp)
5673 {
5674         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5675
5676         if (PageHighMem(page))
5677                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5678
5679         return alloc_page(gfp_mask);
5680 }
5681
5682 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5683 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5684 {
5685         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5686
5687         unsigned long pfn = start;
5688         unsigned int tries = 0;
5689         int ret = 0;
5690
5691         struct compact_control cc = {
5692                 .nr_migratepages = 0,
5693                 .order = -1,
5694                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5695                 .sync = true,
5696         };
5697         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5698
5699         migrate_prep_local();
5700
5701         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5702                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5703                         ret = -EINTR;
5704                         break;
5705                 }
5706
5707                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5708                         cc.nr_migratepages = 0;
5709                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5710                                                          pfn, end);
5711                         if (!pfn) {
5712                                 ret = -EINTR;
5713                                 break;
5714                         }
5715                         tries = 0;
5716                 } else if (++tries == 5) {
5717                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5718                         break;
5719                 }
5720
5721                 reclaim_clean_pages_from_list(cc.zone, &cc.migratepages);
5722
5723                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5724                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5725                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5726         }
5727
5728         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5729         return ret > 0 ? 0 : ret;
5730 }
5731
5732 /*
5733  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5734  */
5735 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5736 {
5737         unsigned long flags;
5738         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5739         zone->min_cma_pages += count;
5740         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5741         setup_per_zone_wmarks();
5742 }
5743
5744 /*
5745  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5746  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5747  *__alloc_pages_slowpath() function.
5748  */
5749 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5750 {
5751         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5752         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5753         int did_some_progress = 0;
5754         int order = 1;
5755
5756         /*
5757          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5758          * to stabilise at new watermark level.
5759          */
5760         __update_cma_watermarks(zone, count);
5761
5762         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5763         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5764                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5765
5766                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5767                                                       NULL);
5768                 if (!did_some_progress) {
5769                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5770                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5771                 }
5772         }
5773
5774         /* Restore original watermark levels. */
5775         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5776
5777         return count;
5778 }
5779
5780 /**
5781  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5782  * @start:      start PFN to allocate
5783  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5784  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5785  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5786  *                      in range must have the same migratetype and it must
5787  *                      be either of the two.
5788  *
5789  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5790  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5791  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5792  * pages fall in.
5793  *
5794  * The PFN range must belong to a single zone.
5795  *
5796  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5797  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5798  * need to be freed with free_contig_range().
5799  */
5800 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5801                        unsigned migratetype)
5802 {
5803         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5804         unsigned long outer_start, outer_end;
5805         int ret = 0, order;
5806
5807         /*
5808          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5809          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5810          * have different sizes, and due to the way page allocator
5811          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5812          * that page allocator won't try to merge buddies from
5813          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5814          * other migration type.
5815          *
5816          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5817          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5818          * we are interested in).  This will put all the pages in
5819          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5820          *
5821          * When this is done, we take the pages in range from page
5822          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5823          * page allocator will never consider using them.
5824          *
5825          * This lets us mark the pageblocks back as
5826          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5827          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5828          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5829          */
5830
5831         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5832                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5833         if (ret)
5834                 goto done;
5835
5836         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5837         if (ret)
5838                 goto done;
5839
5840         /*
5841          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5842          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5843          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5844          * What we are going to do is to allocate all pages from
5845          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5846          *
5847          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5848          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5849          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5850          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5851          * once this is done free the pages we are not interested in.
5852          *
5853          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5854          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5855          */
5856
5857         lru_add_drain_all();
5858         drain_all_pages();
5859
5860         order = 0;
5861         outer_start = start;
5862         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5863                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5864                         ret = -EBUSY;
5865                         goto done;
5866                 }
5867                 outer_start &= ~0UL << order;
5868         }
5869
5870         /* Make sure the range is really isolated. */
5871         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5872                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5873                        outer_start, end);
5874                 ret = -EBUSY;
5875                 goto done;
5876         }
5877
5878         /*
5879          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5880          * will not starve the system.
5881          */
5882         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5883
5884         /* Grab isolated pages from freelists. */
5885         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5886         if (!outer_end) {
5887                 ret = -EBUSY;
5888                 goto done;
5889         }
5890
5891         /* Free head and tail (if any) */
5892         if (start != outer_start)
5893                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5894         if (end != outer_end)
5895                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5896
5897 done:
5898         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5899                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5900         return ret;
5901 }
5902
5903 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5904 {
5905         for (; nr_pages--; ++pfn)
5906                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5907 }
5908 #endif
5909
5910 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5911 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5912 {
5913         struct zone *zone = data;
5914         int cpu;
5915         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5916
5917         for_each_possible_cpu(cpu) {
5918                 struct per_cpu_pageset *pset;
5919                 struct per_cpu_pages *pcp;
5920
5921                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5922                 pcp = &pset->pcp;
5923
5924                 local_irq_save(flags);
5925                 if (pcp->count > 0)
5926                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5927                 setup_pageset(pset, batch);
5928                 local_irq_restore(flags);
5929         }
5930         return 0;
5931 }
5932
5933 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5934 {
5935         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5936 }
5937 #endif
5938
5939 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5940 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5941 {
5942         unsigned long flags;
5943
5944         /* avoid races with drain_pages()  */
5945         local_irq_save(flags);
5946         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5947                 free_percpu(zone->pageset);
5948                 zone->pageset = &boot_pageset;
5949         }
5950         local_irq_restore(flags);
5951 }
5952
5953 /*
5954  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5955  */
5956 void
5957 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5958 {
5959         struct page *page;
5960         struct zone *zone;
5961         int order, i;
5962         unsigned long pfn;
5963         unsigned long flags;
5964         /* find the first valid pfn */
5965         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5966                 if (pfn_valid(pfn))
5967                         break;
5968         if (pfn == end_pfn)
5969                 return;
5970         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5971         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5972         pfn = start_pfn;
5973         while (pfn < end_pfn) {
5974                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5975                         pfn++;
5976                         continue;
5977                 }
5978                 page = pfn_to_page(pfn);
5979                 BUG_ON(page_count(page));
5980                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5981                 order = page_order(page);
5982 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5983                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5984                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5985 #endif
5986                 list_del(&page->lru);
5987                 rmv_page_order(page);
5988                 zone->free_area[order].nr_free--;
5989                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5990                                       - (1UL << order));
5991                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5992                         SetPageReserved((page+i));
5993                 pfn += (1 << order);
5994         }
5995         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5996 }
5997 #endif
5998
5999 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6000 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6001 {
6002         struct zone *zone = page_zone(page);
6003         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6004         unsigned long flags;
6005         int order;
6006
6007         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6008         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6009                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6010
6011                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6012                         break;
6013         }
6014         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6015
6016         return order < MAX_ORDER;
6017 }
6018 #endif
6019
6020 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6021         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6022         {1UL << PG_error,               "error"         },
6023         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6024         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6025         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6026         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6027         {1UL << PG_active,              "active"        },
6028         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6029         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6030         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6031         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6032         {1UL << PG_private,             "private"       },
6033         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6034         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6035 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6036         {1UL << PG_head,                "head"          },
6037         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6038 #else
6039         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6040 #endif
6041         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6042         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6043         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6044         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6045         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6046 #ifdef CONFIG_MMU
6047         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6048 #endif
6049 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6050         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6051 #endif
6052 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6053         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6054 #endif
6055 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6056         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6057 #endif
6058 };
6059
6060 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6061 {
6062         const char *delim = "";
6063         unsigned long mask;
6064         int i;
6065
6066         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6067
6068         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6069
6070         /* remove zone id */
6071         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6072
6073         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6074
6075                 mask = pageflag_names[i].mask;
6076                 if ((flags & mask) != mask)
6077                         continue;
6078
6079                 flags &= ~mask;
6080                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6081                 delim = "|";
6082         }
6083
6084         /* check for left over flags */
6085         if (flags)
6086                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6087
6088         printk(")\n");
6089 }
6090
6091 void dump_page(struct page *page)
6092 {
6093         printk(KERN_ALERT
6094                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6095                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6096                 page->mapping, page->index);
6097         dump_page_flags(page->flags);
6098         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6099 }